JP6085193B2 - Microstructure film manufacturing method and manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、熱可塑性フィルムの表面に微細な凹凸パターンを成形することにより微細構造フィルムを製造する方法およびその製造装置に関する。本方法により得られた微細構造フィルムは、拡散、集光、反射、透過等の光学的な機能を有する光学フィルム等、ミクロンサイズからナノサイズの微細構造をその表面に必要とする部材として用いられる。 The present invention relates to a method for manufacturing a microstructure film by forming a fine uneven pattern on the surface of a thermoplastic film and an apparatus for manufacturing the same. The microstructure film obtained by this method is used as a member that requires a micron-sized to nano-sized microstructure on its surface, such as an optical film having optical functions such as diffusion, light collection, reflection, and transmission. .
プリズムシート、光拡散シート、レンズシート等の光学フィルムの製造方法として、表面に微細な凹凸パターンが形成されているエンドレスベルト状の金型の表面に、フィルムを加圧し、フィルムの表面に前記金型の微細な凹凸パターンを成形する方法がある。かかる方法は、長尺の熱可塑性材料からなるフィルムに適用可能であり、例えば、巻き出しから成形工程を経て巻き取りまで連続的に処理する装置が提案されている。 As a method of manufacturing an optical film such as a prism sheet, a light diffusion sheet, or a lens sheet, the film is pressed on the surface of an endless belt-shaped mold having a fine uneven pattern formed on the surface, and the mold is applied to the surface of the film. There is a method for forming a fine uneven pattern of a mold. Such a method can be applied to a film made of a long thermoplastic material. For example, an apparatus for continuously processing from unwinding through a forming process to winding is proposed.
特許文献１に、微細構造を表面に形成したエンドレスベルトからなる金型を適用して、加熱した前記金型に熱可塑性樹脂からなるフィルムを加圧してフィルム表面に微細凹凸構造を成形した後、前記金型を冷却してからフィルムを剥離する方法が記載されている。前記金型の加熱および冷却は、エンドレスベルトからなる前記金型を加熱ロールおよび冷却ロールと接触させることにより行われ、フィルムへの微細構造の成形は、加熱ロールと、加熱ロールと対向するニップロールとの間にエンドレスベルトからなる前記金型とフィルムを加圧することにより行われている。この構造では、成形時の温度と、剥離時の温度をそれぞれ独立に制御できるので、成形時の前記金型の温度を高く設定しても、剥離性が問題とならず、高い精度での微細凹凸構造の成形が可能である。
In
しかしながら、特許文献１に記載の微細構造フィルムの製造方法では、エンドレスベルト状の金型搬送方向における金型の温度変化によって金型の幅方向の熱応力起因のシワやうねりが発生して、冷却ロールと金型との接触不良が発生する。その結果、フィルムの冷却不良を引き起こし、フィルムと金型の剥離不良やフィルム成形精度悪化の問題を発生させることがわかった。
However, in the method of manufacturing a microstructure film described in
本発明の目的はこれらの問題を解決することであり、熱可塑性樹脂からなるフィルムに、表面に微細構造を形成したエンドレスベルト形状を有する金型を押し当てて、フィルムの表面に微細構造を連続的に成形する微細構造フィルムの製造方法および製造装置において、金型にシワやうねりを発生させることなく安定的に搬送することにより、高い生産性で高精度な成形フィルムを製造することができる微細構造フィルムの製造方法および製造装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve these problems. A mold made of an endless belt having a microstructure formed on the surface thereof is pressed against a film made of a thermoplastic resin so that the microstructure is continuously formed on the surface of the film. In a manufacturing method and a manufacturing apparatus for a microstructured film to be molded automatically, it is possible to manufacture a highly accurate molded film with high productivity by stably transporting the mold without causing wrinkles or undulations. It is providing the manufacturing method and manufacturing apparatus of a structural film.
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。すなわち、
（１）
１）表面に微細構造が形成されたエンドレスベルト形状を有する金型と、
２）前記エンドレスベルト形状を有する金型を加熱するための加熱ロールと加熱ロールと平行に配置され、表面が弾性体に覆われたニップロールおよび前記両ロールを用いた挟圧手段とを少なくとも備えた加圧機構と、
３）前記エンドレスベルト形状を有する金型を冷却するための冷却ロールと、
４）エンドレスベルト形状を有する金型に密着したフィルムを剥がすための剥離機構と、
５）前記加熱ロールおよび前記冷却ロールを回転させて、前記エンドレスベルト形状を有する金型を搬送する搬送機構と、
を少なくとも備えた微細構造フィルムの製造装置であって、
前記加熱ロールから前記冷却ロールに向かう第１の金型搬送経路において
前記エンドレスベルト形状を有する金型の微細構造が形成された面の反対側の面にシワ伸ばしロールが配置されていること
を特徴とする微細構造フィルムの製造装置。
（２）
前記エンドレスベルト形状を有する金型の幅をＷ、
前記エンドレスベルト形状を有する金型の厚さをｔ、
前記第１の金型搬送経路にあるシワ伸ばしロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触終了点から金型搬送方向にある前記冷却ロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触開始点までの金型搬送方向の距離をＬ１、
とした場合、数式１を満たすように前記第１の金型搬送経路にシワ伸ばしロールが配置されていること
を特徴とする（１）に記載の微細構造フィルムの製造装置。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. That is,
(1)
1) a mold having an endless belt shape with a fine structure formed on the surface;
2) At least a heating roll for heating the mold having the endless belt shape, a nip roll having a surface covered with an elastic body, and a pressure-clamping means using the both rolls are provided. A pressure mechanism;
3) a cooling roll for cooling the mold having the endless belt shape;
4) A peeling mechanism for peeling a film adhered to a mold having an endless belt shape;
5) A transport mechanism for transporting the mold having the endless belt shape by rotating the heating roll and the cooling roll;
An apparatus for producing a microstructured film comprising at least
In the first mold conveyance path from the heating roll toward the cooling roll, a wrinkle-stretching roll is disposed on the surface opposite to the surface on which the microstructure of the mold having the endless belt shape is formed. An apparatus for producing a microstructured film.
(2)
The width of the mold having the endless belt shape is W,
The thickness of the mold having the endless belt shape is t,
Start of contact between the cooling roll in the mold conveyance direction and the mold having the endless belt shape from the end point of contact between the wrinkle stretching roll in the first mold conveyance path and the mold having the endless belt shape The distance in the mold conveyance direction to the point is L1,
In this case, a wrinkle-stretching roll is disposed in the first mold conveyance path so as to satisfy Formula 1. The fine-structure film manufacturing apparatus according to (1),
１×１０６≦（Ｗ／ｔ）２×（１／Ｌ１）≦１×１０８・・・（数式１）
（３）
前記第１の金型搬送経路に配置されたシワ伸ばしロールが、シワ伸ばしロール表面の温度調整を行う温度調整機構を有すること
を特徴とする（１）または（２）に記載の微細構造フィルムの製造装置。
（４）
前記冷却ロールから前記加熱ロールに向かう第２の金型搬送経路において
前記エンドレスベルト形状を有する金型の微細構造が形成された面の反対側の面にシワ伸ばしロールが配置されていること
を特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の微細構造フィルムの製造装置。
（５）
前記エンドレスベルト形状を有する金型の幅をＷ、
前記エンドレスベルト形状を有する金型の厚さをｔ、
前記第２の金型搬送経路にあるシワ伸ばしロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触終了点から金型搬送方向にある前記加熱ロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触開始点までの金型搬送方向の距離をＬ２、
とした場合、数式２を満たすように前記第２の金型搬送経路にシワ伸ばしロールが配置されていること
を特徴とする（４）に記載の微細構造フィルムの製造装置。
1 × 10 6 ≦ (W / t) 2 × (1 / L1) ≦ 1 × 10 8 (Equation 1)
(3)
The wrinkle stretching roll disposed in the first mold conveyance path has a temperature adjusting mechanism for adjusting the temperature of the surface of the wrinkle stretching roll. (1) or (2) manufacturing device.
(4)
In the second mold conveyance path from the cooling roll toward the heating roll, a wrinkle-stretching roll is disposed on the surface opposite to the surface on which the microstructure of the mold having the endless belt shape is formed. (1) The manufacturing apparatus of the microstructure film in any one of (3).
(5)
The width of the mold having the endless belt shape is W,
The thickness of the mold having the endless belt shape is t,
The contact between the heating roll in the mold conveyance direction and the mold having the endless belt shape starts from the contact end point of the wrinkle stretching roll in the second mold conveyance path and the mold having the endless belt shape. The distance in the mold conveyance direction to the point is L2,
In this case, the fine film production apparatus according to (4), wherein wrinkle stretching rolls are arranged in the second mold conveyance path so as to satisfy
１×１０６≦（Ｗ／ｔ）２×（１／Ｌ２）≦１×１０８・・・（数式２）
（６）
前記第２の金型搬送経路に配置されたシワ伸ばしロールが、シワ伸ばしロール表面の温度調整を行う温度調整機構を有すること
を特徴とする（４）または（５）に記載の微細構造フィルムの製造装置。
（７）
１）表面に微細構造が形成されたエンドレスベルト形状を有する金型を、加熱された加熱ロールに抱かせながら加熱する金型加熱工程と、
２）フィルムの成形側表面と前記エンドレスベルト形状を有する金型の微細構造表面とを密着させた状態で、前記加熱ロールを含む一対のロールによりニップ加圧する加圧成形工程と、
３）加圧後の前記エンドレスベルト形状を有する金型と前記フィルムを密着させたまま冷却ゾーンまで搬送する第１の搬送工程と、
４）前記冷却ゾーンでエンドレスベルト形状を有する金型とフィルムを密着させたままエンドレスベルト形状を有する金型側から冷却する冷却工程と、
５）冷却後のエンドレスベルト形状を有する金型とフィルムとを剥離するフィルム剥離工程と、
６）フィルムを剥離した前記エンドレスベルト形状を有する金型を再度加熱ロールまで搬送する第２の搬送工程と、
を少なくとも含むことにより、エンドレスベルト形状を有する金型の表面に形成された微細構造を、加熱したフィルムの表面に成形する微細構造フィルムの製造方法であって、
前記第１の搬送工程において、前記エンドレスベルト形状を有する金型の微細構造が形成された面の反対側の面に配置されたシワ伸ばしロールにより前記エンドレスベルト形状を有する金型のシワを伸ばすこと
を特徴とする微細構造フィルムの製造方法。
（８）
前記エンドレスベルト形状を有する金型の幅をＷ、
前記エンドレスベルト形状を有する金型の厚さをｔ、
前記第１の搬送工程にあるシワ伸ばしロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触終了点から金型搬送方向にある前記冷却ロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触開始点までの金型搬送方向の距離をＬ１、
前記第１の搬送工程にある前記シワ伸ばしロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触終了点での前記シワ伸ばしロールの表面温度をＴ１、
前記第１の搬送工程にある前記シワ伸ばしロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触終了点から金型搬送方向にある前記冷却ロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触開始点での前記冷却ロールの表面温度をＴ２、
とした場合、数式３および数式４を満たすように前記シワ伸ばしロールを配置してシワを伸ばすこと
を特徴とする（７）に記載の微細構造フィルムの製造方法。
1 × 10 6 ≦ (W / t) 2 × (1 / L2) ≦ 1 × 10 8 (Expression 2)
(6)
The wrinkle-stretching roll disposed in the second mold conveyance path has a temperature adjustment mechanism for adjusting the temperature of the surface of the wrinkle-stretching roll, (4) or (5) manufacturing device.
(7)
1) a mold heating step of heating a mold having an endless belt shape with a fine structure formed on the surface while being held by a heated heating roll;
2) a pressure forming step of nip-pressing with a pair of rolls including the heating roll in a state where the molding side surface of the film and the microstructure surface of the mold having the endless belt shape are in close contact;
3) a first conveying step of conveying the mold having the endless belt shape after pressurization to the cooling zone while keeping the film in close contact with each other;
4) a cooling step of cooling from the mold side having the endless belt shape while keeping the film and the mold having the endless belt shape in close contact with each other in the cooling zone;
5) A film peeling step for peeling the mold and film having an endless belt shape after cooling;
6) a second transporting step of transporting the mold having the endless belt shape from which the film has been peeled to the heating roll again;
A microstructure formed on the surface of a mold having an endless belt shape by including at least a microstructured film manufacturing method for molding on a heated film surface,
In the first conveying step, the wrinkles of the mold having the endless belt shape are stretched by a wrinkle stretching roll disposed on the surface opposite to the surface on which the microstructure of the mold having the endless belt shape is formed. A method for producing a microstructured film characterized by:
(8)
The width of the mold having the endless belt shape is W,
The thickness of the mold having the endless belt shape is t,
From the contact end point of the wrinkle-stretching roll in the first transporting step and the mold having the endless belt shape to the contact start point of the cooling roll in the mold transporting direction and the mold having the endless belt shape The distance in the mold conveyance direction is L1,
The surface temperature of the wrinkle-stretching roll at the end point of contact between the wrinkle-stretching roll in the first transporting step and the mold having the endless belt shape is T1,
Contact start point between the cooling roll in the mold transport direction and the mold having the endless belt shape from the contact end point of the wrinkle stretching roll in the first transport process and the mold having the endless belt shape The surface temperature of the cooling roll at T2 is T2,
In this case, the wrinkle stretching roll is disposed so as to satisfy
２０≦（Ｔ１−Ｔ２）≦１００・・・（数式３）
１×１０７≦（Ｗ／ｔ）２×（（Ｔ１−Ｔ２）／Ｌ１）≦１×１０１０・・・（数式４）
（９）
前記第１の搬送工程に配置されたシワ伸ばしロールが、温度調整機構を有し、シワ伸ばしロール表面の温度調整を行うこと
を特徴とする（７）または（８）に記載の微細構造フィルムの製造方法。
（１０）
前記第２の搬送工程において、前記エンドレスベルト形状を有する金型の微細構造が形成された面の反対側の面に配置されたシワ伸ばしロールにより前記エンドレスベルト形状を有する金型のシワを伸ばすこと
を特徴とする（７）〜（９）のいずれかに記載の微細構造フィルムの製造方法。
（１１）
前記エンドレスベルト形状を有する金型の幅をＷ、
前記エンドレスベルト形状を有する金型の厚さをｔ、
前記第２の搬送工程にあるシワ伸ばしロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触終了点から金型搬送方向にある前記加熱ロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触開始点までの金型搬送方向の距離をＬ２、
前記第２の搬送工程にある前記シワ伸ばしロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触終了点での前記シワ伸ばしロールの表面温度をＴ３、
前記第２の搬送工程にある前記シワ伸ばしロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触終了点から金型搬送方向にある前記加熱ロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触開始点での前記加熱ロールの表面温度をＴ４、
とした場合、数式５を満たすように前記シワ伸ばしロールを配置してシワを伸ばすこと
を特徴とする（１０）に記載の微細構造フィルムの製造方法。
20 ≦ (T1-T2) ≦ 100 (Equation 3)
1 × 10 7 ≦ (W / t) 2 × ((T1-T2) / L1) ≦ 1 × 10 10 (Equation 4)
(9)
The finely stretched film according to (7) or (8), wherein the wrinkle stretching roll disposed in the first conveying step has a temperature adjustment mechanism and performs temperature adjustment of the surface of the wrinkle stretching roll. Production method.
(10)
In the second conveying step, the wrinkles of the mold having the endless belt shape are stretched by a wrinkle stretching roll disposed on the surface opposite to the surface on which the microstructure of the mold having the endless belt shape is formed. (7) The manufacturing method of the microstructure film in any one of (9) characterized by the above-mentioned.
(11)
The width of the mold having the endless belt shape is W,
The thickness of the mold having the endless belt shape is t,
From the contact end point between the wrinkle-stretching roll in the second conveying step and the mold having the endless belt shape to the contact start point between the heating roll in the mold conveying direction and the mold having the endless belt shape The distance in the mold conveyance direction is L2,
The surface temperature of the wrinkle-stretching roll at the end point of contact between the wrinkle-stretching roll in the second transporting step and the mold having the endless belt shape is T3,
Contact start point between the heating roll in the mold transport direction and the mold having the endless belt shape from the contact end point of the wrinkle stretching roll in the second transport process and the mold having the endless belt shape The surface temperature of the heating roll at T4,
If so, the wrinkle stretching roll is arranged so as to satisfy
１×１０７≦（Ｗ／ｔ）２×（（Ｔ４−Ｔ３）／Ｌ２）≦１×１０１０・・・（数式５）
（１２）
前記第２の搬送工程に配置されたシワ伸ばしロールが、温度調整機構を有し、シワ伸ばしロール表面の温度調整を行うこと
を特徴とする（１０）または（１１）に記載の微細構造フィルムの製造方法。
1 × 10 7 ≦ (W / t) 2 × ((T4-T3) / L2) ≦ 1 × 10 10 (Equation 5)
(12)
(10) or (11), wherein the wrinkle-stretching roll disposed in the second conveying step has a temperature adjustment mechanism and performs temperature adjustment on the surface of the wrinkle-stretching roll. Production method.
熱可塑性樹脂からなるフィルムに、表面に微細構造を形成したエンドレスベルト形状を有する金型を押し当てて、フィルムの表面に微細構造を連続的に成形する微細構造フィルムの製造方法および製造装置において、金型にシワやうねりを発生させることなく金型を搬送させて金型とフィルムの剥離挙動を安定化させることで、高精度な成形面を有するフィルムを製造することができる。 In a manufacturing method and manufacturing apparatus for a microstructured film, in which a mold having an endless belt shape with a microstructure formed on the surface is pressed against a film made of a thermoplastic resin, and the microstructure is continuously formed on the surface of the film. A film having a highly accurate molding surface can be produced by conveying the mold without generating wrinkles or undulations in the mold and stabilizing the peeling behavior of the mold and the film.
本発明の微細構造フィルムの製造装置は、表面に微細構造が形成されたエンドレスベルト形状を有する金型と、前記エンドレスベルト形状を有する金型を加熱するための加熱ロールと加熱ロールと平行に配置され、表面が弾性体に覆われたニップロールおよび前記両ロールを用いた挟圧手段とを少なくとも備えた加圧機構と、前記エンドレスベルト形状を有する金型を冷却するための冷却ロールと、エンドレスベルト形状を有する金型に密着したフィルムを剥がすための剥離機構と、前記加熱ロールおよび前記冷却ロールを回転させて、前記エンドレスベルト形状を有する金型を搬送する搬送機構と、を少なくとも備えた微細構造フィルムの製造装置であって、前記加熱ロールから前記冷却ロールに向かう第１の金型搬送経路において前記エンドレスベルト形状を有する金型の微細構造が形成された面の反対側の面にシワ伸ばしロールが配置されていることを特徴とする微細構造フィルムの製造装置である。 An apparatus for producing a microstructure film of the present invention is arranged in parallel with a mold having an endless belt shape having a microstructure formed on the surface, a heating roll for heating the mold having the endless belt shape, and a heating roll. A pressure mechanism including at least a nip roll whose surface is covered with an elastic body and a pressure-clamping means using the both rolls, a cooling roll for cooling the mold having the endless belt shape, and an endless belt A microstructure comprising at least a peeling mechanism for peeling a film adhered to a mold having a shape, and a transport mechanism for transporting the mold having an endless belt shape by rotating the heating roll and the cooling roll An apparatus for producing a film, comprising: a first mold conveyance path from the heating roll toward the cooling roll; An apparatus for manufacturing a microstructured film characterized by wrinkles stretching roll is arranged on the opposite side of the surface on which the microstructure is formed of a mold having a dress belt shape.
本発明の実施形態の一例として、本発明を適用した微細構造フィルムの製造装置の一実施形態をフィルム幅方向から見た概略断面図を図1に示す。 As an example of an embodiment of the present invention, FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of an embodiment of a fine film manufacturing apparatus to which the present invention is applied as viewed from the film width direction.
図１に示すように、本発明の微細構造フィルムの製造装置１は、表面に微細構造が形成されたエンドレスベルト形状を有する金型３（以下金型３と略すこともある）と、金型３を加熱するための加熱ロール４、シワ伸ばしロール３１、冷却ロール５と、加熱ロール４と平行に配置され、フィルムを加圧成形する表面に弾性体の層１０を有するニップロール６と、成形後のフィルムを金型３より剥離する剥離機構たる剥離ロール７から構成される。そして加熱ロール４とニップロール６は、挟圧手段として金型３と成形用フィルム２とを積層した状態で挟んで加圧するために、少なくともどちらか一方に加圧装置１２が接続され、加圧機構として構成されている。また、加熱ロール４、シワ伸ばしロール３１、冷却ロール５に懸架した金型３を周回させるように搬送するための搬送機構として、加熱ロール４および／または冷却ロール５を回転駆動する駆動装置を備えている。また、成形用フィルムを搬送するため、巻出ロール８、巻取ロール９を備えており、さらに、必要に応じて図示しないガイドロールを１本ないしは複数本備えていてもよい。
As shown in FIG. 1, an
微細構造フィルムの製造装置１の動作は以下の通りである。まず、巻出ロール８より巻き出されたフィルム２を加熱ロール４の表面部での熱伝導により加熱された金型３上に供給する。金型３上に供給されたフィルム２は、ニップロール６により金型３の微細構造が形成された面３ａに押し付けられ、フィルム２の被成形層が設けられている面２ａに金型３の表面の形状に対応する形状、すなわち金型３の微細構造とは逆パターンの微細構造が成形される。その後、フィルム２は金型３と密着したまま加熱ロール４から冷却ロール５へ向かう第１の金型搬送経路７１を通って冷却ロール５の表面部まで搬送される。この搬送途中において、シワ伸ばしロール３１は金型３の微細構造が形成された面３ａの反対側の面から金型３を幅方向にわたって加圧し、第１の金型搬送経路７１において金型３に発生したシワやうねりを取り除く。冷却ロール５の表面部まで搬送されたフィルム２は、金型３を介して冷却ロール５との間の熱伝導によって冷却された後、剥離ロール７によって金型３から剥離され、巻取ロール９に巻き取られる。一方、剥離ロール７でフィルム２と剥離した金型３は、冷却ロール５から加熱ロール４へ向かう第２の金型搬送経路７２を通って、加熱ロール４まで搬送され再び加熱される。この動作が連続的に行われる。
The operation of the microstructured
本発明のシワ伸ばしロール３１について図面を用いて詳細に説明する。
The
本発明の微細構造フィルムの製造装置１における、シワ伸ばしロールの一実施形態の概略平面図を図２に、フィルム幅方向から見た概略側面図を図３に示す。
FIG. 2 shows a schematic plan view of an embodiment of a wrinkle stretching roll in the
図３に示す形態では、シワ伸ばしロール３１は空圧や油圧で作動する流体圧シリンダ４２によって金型３の微細構造が形成された面３ａの反対側の面に押し付けられている。加圧方法については特に限定はされないが、一定圧力で押し付けることが好ましい。一定圧力で押し付けることで、金型３が等速で搬送されている間、常にシワやうねりの発生を抑制することができるようになる。
In the form shown in FIG. 3, the
また、金型３のシワやうねりの発生抑制をより高精度に行うためには、流体圧シリンダ４２の加圧力を調整できることが好ましい。加圧力を調整する機構の一実施形態を図３に示す。シワ伸ばしロール加圧装置４４は、流体圧シリンダ４２、荷重検知器４３、図示しない制御回路から構成される。流体圧シリンダ４２はシワ伸ばしロール３１の軸受４１を接続されていて、流体圧シリンダ４２が動くことでシワ伸ばしロール３１は金型３を微細構造が形成された面３ａの反対側の面から金型３の幅方向にわたって加圧する。また、荷重検知器４３は流体圧シリンダ４２を挟んで軸受４１と反対側に接続されていて、流体圧シリンダ４２が金型３を加圧した際の荷重を検知し、図示しない制御回路に信号を伝達する。図示しない制御回路は、外部から与えられた流体圧シリンダ４２の加圧目標値に対して、荷重検知器４３からの荷重信号に基づいて流体圧シリンダ４２を動かし加圧目標値に近づける操作を行う。なお、シワ伸ばしロール加圧装置４４は図３で示すシワ伸ばしロール３１の両端の軸受４１にそれぞれ備えられていることが好ましく、さらにシワ伸ばしロール加圧装置４４により、シワ伸ばしロール３１が金型３の幅方向にわたって均一に加圧することが好ましい。
また、シワ伸ばしロール３１と冷却ロール５の間の金型搬送方向の距離を調整できるようにしてもよい。ここで、金型搬送方向とは図３の金型搬送方向８１の矢印の向きの方向のことである。フィルム２や金型３の材質、厚さ、幅などによって金型３へのシワやうねりの発生する条件は異なるが、前記距離を変更できるようにすることで、金型３に発生したシワやうねりを容易に抑制できるようになる。金型３のシワやうねりの抑制方法として、シワ伸ばしロール３１の位置を調整することができるシワ伸ばしロール移動装置を備えていることが好ましい。シワ伸ばしロール移動装置の一実施形態を、本発明の微細構造フィルムの製造装置１におけるシワ伸ばしロールの一実施形態の概略平面図である図２と、フィルム幅方向から見た概略側面図である図３を用いて説明する。
Further, in order to suppress the generation of wrinkles and undulations in the
Further, the distance in the mold conveyance direction between the
シワ伸ばしロール移動装置４７は、シワ伸ばしロール加圧装置４４を固定するための架台４５と、架台４５をシワ伸ばしロール移動装置移動方向８２の矢印の向きの方向に移動させることができるスライドレール４６と、架台４５をスライドレール４６の長手方向にスライド可能なモータ４８を備えている。このとき架台４５およびスライドレール４６は、水平な面に設置されている。
The wrinkle stretching
図３に示す機構を用いて、シワ伸ばしロール３１の両端にある流体圧シリンダ４２を作動させて金型３の微細構造が形成された面３ａの反対側の面から金型３を幅方向にわたって加圧し、金型３を幅方向に押し広げることで、シワやうねりを除去することができる。金型３のシワやうねりが除去されると、冷却ロール５の表面において金型３の接触不良が抑制されるため、結果として、フィルム２の冷却不良を抑制するためフィルム２の冷却ロール５からの剥離挙動が安定し、高精度な成形面を有するフィルム２を製造することができる。
Using the mechanism shown in FIG. 3, the
また、図３ではシワ伸ばしロール加圧装置４４に流体圧シリンダ４２を採用したが、これに限られるわけではなく例えばモータ駆動などでもよい。さらに、図３ではシワ伸ばしロール３１の軸方向は金型３の幅方向に平行な配置としたが、金型３の幅方向に対して斜め方向に配置されていてもよい。
In FIG. 3, the
なお、シワ伸ばしロール３１を支持する軸受４１は、そのロールの質量や受ける負荷、回転速度などに応じて設計される。
The bearing 41 that supports the
シワ伸ばしロール３１の形状について、シワ伸ばしロール３１の断面のロール径がシワ伸ばしロール３１の軸方向にわたって均一であってもよいし、軸方向の中央部のロール径を最大とし両端側に進むにつれロール径が連続的に順次減少する形状とし、軸方向の中央部の金型３の張力が最大になるようにすることでシワ伸ばしロール３１の軸方向に金型３との間で摩擦勾配を作り、金型３との間に噛み込んだエアをシワ伸ばしロール３１の両端側に排出できるようにしてもよい。なお、シワ伸ばしロール３１の形状はこれらに限られるものではなく、これらの組み合わせやその他の形状であってもよい。
As for the shape of the
シワ伸ばしロール３１の加工精度は、ＪＩＳ Ｂ ０６２１（改訂年１９８４）にて定義される円筒度公差において０．１ｍｍ以下、円周振れ公差において０．１ｍｍ以下であることが好ましい。これらの値が０．１ｍｍより大きくなると、加圧時のシワ伸ばしロール３１と金型３の間に部分的な隙間ができるため、金型３のシワ伸ばしを行えない場合がある。また、加熱ロール４の表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（改訂年２００１）にて定義される、算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下のものが好ましい。Ｒａが０．２μｍを超えると、上記と同様金型３との接触不良が発生し、シワ伸ばしが行えない場合がある。
The processing accuracy of the
続いてシワ伸ばしロール３１のロール径は３０〜２００ｍｍが好ましい。３０ｍｍ未満では、シワ伸ばしロール３１と金型３の間に大きな曲げ応力が加わり、金型３を連続して搬送するうちに徐々に金型３が変形する場合がある。一方、２００ｍｍより大きくなると、シワ伸ばしロール３１自身の自重によりシワ伸ばしロール３１自身が変形しやすくなったり、製作コストが多大になったりする場合がある。
Subsequently, the roll diameter of the
シワ伸ばしロール３１の表面には、硬質クロムめっき、セラミック溶射、ダイヤモンド・ライク・カーボン・コーティングなどの高硬度皮膜の形成処理を施すことが好ましい。なぜなら、シワ伸ばしロール３１は常に金型３と接触していて、その表面が非常に磨耗しやすいためである。
The surface of the wrinkle-stretching
続いてシワ伸ばしロール３１以外の各構成部材の構造について説明する。
Next, the structure of each constituent member other than the
本発明において用いられる金型３は、表面に微細構造が形成された面を有するエンドレスベルト形状を有する金型である。エンドレスベルト形状を有する金型の材質は強度と熱伝導率が高い金属が好ましく、例えばニッケルや鋼、ステンレス鋼、銅などが好ましい。また、エンドレスベルト形状を有する金型として、エンドレスベルト形状を有する金属ベルトの表面に鍍金を施したものを使用してもよい。
The
金型３の表面に微細構造を形成する方法については、金属ベルトの表面に直接切削やレーザー加工を施工する方法、金属ベルトの表面に形成した鍍金皮膜に直接切削やレーザー加工を施工する方法、微細構造を内面に有する円筒状の原版に電気鋳造を施す方法、金属ベルトの表面に微細構造面が形成された薄板を連続して貼り付ける方法などが挙げられる。
Regarding the method of forming a fine structure on the surface of the
エンドレスベルト形状を有する金属ベルトは、所定の厚さ、長さを持つ金属板の端部同士を突き合わせ溶接する方法や、例えば所定の倍の厚さの金属板を所定の半分の長さで溶接してエンドレス形状にした後に２倍に圧延する方法、などによって製造される。このとき、金属ベルトの厚さは金型として必要な強度とハンドリング性等の理由により、０．１〜０．４ｍｍの範囲とすることが好ましい。この範囲よりも厚さが小さくなると、加熱ロール４と冷却ロール５によって懸架されるときに与えられる張力により、金属ベルトが破断あるいは塑性変形する場合がある。一方、この範囲よりも厚さが大きい場合、金属ベルトの曲げ剛性が大きくなりすぎて、加熱ロール４および冷却ロール５に懸架したり、これらのロールに懸架した状態で搬送させたりすることが難しくなったりする場合がある。
A metal belt having an endless belt shape is a method in which end portions of metal plates having a predetermined thickness and length are butt-welded, for example, a metal plate having a predetermined double thickness is welded to a predetermined half length. Then, after making it into an endless shape, it is manufactured by a method of rolling twice. At this time, the thickness of the metal belt is preferably in the range of 0.1 to 0.4 mm for reasons such as strength required for the mold and handling properties. If the thickness is smaller than this range, the metal belt may break or be plastically deformed by the tension applied when suspended by the
エンドレス形状を有する金属ベルトの表面に鍍金を施す場合は、鍍金の材質はニッケルや銅などが好ましい。また、鍍金の厚さは０．０３〜０．１ｍｍの範囲とすることが好ましい。金属ベルトの厚さに対して鍍金の厚さが大きくなると、金属ベルトと鍍金の境界面で剥離が発生する場合がある。一方、鍍金の厚さが小さすぎると、微細構造を精度よく加工することが困難となる場合がある。 When plating the surface of a metal belt having an endless shape, the material of the plating is preferably nickel or copper. The plating thickness is preferably in the range of 0.03 to 0.1 mm. When the thickness of the plating is larger than the thickness of the metal belt, peeling may occur at the interface between the metal belt and the plating. On the other hand, if the thickness of the plating is too small, it may be difficult to accurately process the fine structure.
微細構造とは、高さ１０ｎｍ〜１００μｍの凸形状および／または凹形状が、ピッチ１０ｎｍ〜１ｍｍ、より好ましくは高さ１μｍ〜５０μｍの凸形状および／または凹形状が、ピッチ１μｍ〜１００μｍで周期的に繰り返された形状のことを示し、例えば、三角形状の溝が複数個ストライプ状に並んでいるものでもよいし、矩形、半円形状もしくは半楕円形状等でもよい。さらには溝が直線である必要はなく、曲線のストライプパターンでもよい。また、その稜線方向はベルトの周方向に限らず幅方向であってもよい。さらに、微細構造は他にも直線状あるいは曲線状に連続したものに限られず、半球や円錐や直方体などの凸形状あるいは凹形状がドット状に離散的に配置されたものでもよい。凸形状および／または凹形状の高さやピッチが１０ｎｍより小さくなると、金型３への微細構造の形成が困難となり加工精度が悪化する場合がある。一方、凸形状および／または凹形状の高さが１００μｍより大きくなったり、ピッチが１ｍｍより大きくなったりすると、フィルム２の被成形層が設けられている面２ａに金型３の表面の微細構造に対応する形状、すなわち金型３の微細構造とは逆パターンの微細構造が成形される際に、成形不良が発生しやすくなる場合がある。
The microstructure is a convex shape and / or a concave shape having a height of 10 nm to 100 μm, and a pitch of 10 nm to 1 mm, more preferably a convex shape and / or a concave shape having a height of 1 μm to 50 μm is periodically formed at a pitch of 1 μm to 100 μm. The shape repeated is shown, and for example, a plurality of triangular grooves may be arranged in stripes, or may be rectangular, semicircular or semielliptical. Furthermore, the groove does not have to be a straight line, and may be a curved stripe pattern. The ridge line direction is not limited to the circumferential direction of the belt, and may be the width direction. Furthermore, the fine structure is not limited to a continuous linear shape or curved shape, but may be a convex shape or a concave shape such as a hemisphere, a cone, or a rectangular parallelepiped arranged discretely in a dot shape. When the height and pitch of the convex shape and / or the concave shape are smaller than 10 nm, it is difficult to form a fine structure on the
ここで、エンドレスベルト形状を有する金型の製造方法の一例を以下に示す。 Here, an example of the manufacturing method of the metal mold | die which has an endless belt shape is shown below.
まず、薄肉のステンレス鋼板の端部を突き合わせ溶接し、エンドレス形状を有する金属ベルトに加工する。次に、この金属ベルトをロールにはめて固定し、表面にニッケル鍍金処理を施し、その後、旋盤加工機にて金属ベルトの鍍金層に所定の微細構造を切削加工する方法がある。切削加工を施した金属ベルトは、ロールより取り外すことで、表面に所定の微細構造が形成されたエンドレスベルト形状を有する金型が得られる。 First, end portions of a thin stainless steel plate are butt-welded and processed into a metal belt having an endless shape. Next, there is a method in which the metal belt is fixed on a roll, the surface is subjected to nickel plating treatment, and then a predetermined fine structure is cut in the plating layer of the metal belt with a lathe. The metal belt subjected to the cutting process is removed from the roll to obtain a die having an endless belt shape in which a predetermined fine structure is formed on the surface.
また、エンドレスベルト形状を有する金型の他の製造方法の例として、薄板状の金属板に微細構造を加工した後に、突き合わせ溶接でエンドレスベルト化する方法がある。薄板状の金属板への加工は、表面にニッケル鍍金処理を施した後、平面切削加工機にて鍍金層に所定の微細構造を切削する方法や、金属板表面を直接レーザー加工や、電子ビーム加工、あるいはフォトリソグラフィーにより微細精密構造を形成する方法が挙げられる。 In addition, as another example of a manufacturing method of a mold having an endless belt shape, there is a method of forming an endless belt by butt welding after processing a fine structure on a thin metal plate. The processing to a thin metal plate can be done by applying a nickel plating treatment to the surface and then cutting a predetermined microstructure on the plating layer with a flat cutting machine, or by direct laser processing or electron beam processing on the metal plate surface. Examples thereof include a method of forming a fine precision structure by processing or photolithography.
続いて各ロール部材の構成について説明する。
ニップロール６は芯層の外表面に弾性体の層１０を有する構造である。芯層は、強度および加工精度が求められ、例えば鋼や繊維強化樹脂、セラミックス、アルミ合金などが適用される。また、弾性体の層１０は、加圧により変形する層であり、ゴム、樹脂、もしくはエラストマー材質等が好ましく適用される。芯層はその両端部で軸受１１によって回転可能なように支持されており、さらに軸受１１は、シリンダなどの加圧装置１２と接続されている。ニップロール６はこの加圧装置１２のストロークにより開閉し、フィルム２を加圧または開放する。
Next, the configuration of each roll member will be described.
The nip roll 6 has a structure having an
また、ニップロール６は所望のプロセスやフィルム材質に合わせて、温調機構を有してもよい。温調機構としては、ロール内部を中空にしてカートリッジヒーターや誘導加熱装置を埋め込んだり、内部に流路を加工して油や水、蒸気等の熱媒を流したりすることにより、ロール内部から加熱する構造でもよい。また、ロール外表面付近に赤外線加熱ヒーターを設置して、ロール外表面から加熱する構造でもよい。 Further, the nip roll 6 may have a temperature adjustment mechanism in accordance with a desired process and film material. The temperature control mechanism can be heated from the inside of the roll by hollowing out the inside of the roll and embedding a cartridge heater or induction heating device, or by processing a flow path in the inside and flowing a heat medium such as oil, water, or steam. It may be a structure. Further, an infrared heater may be installed near the outer surface of the roll and heated from the outer surface of the roll.
ニップロール６の加工精度は、ＪＩＳ Ｂ ０６２１（改訂年１９８４）にて定義される円筒度公差において０．０３ｍｍ以下、円周振れ公差において０．０３ｍｍ以下であることが好ましい。これらの値が０．０３ｍｍを超えると、加圧時の加熱ロール４とニップロール６の間に部分的な隙間ができるため、フィルム２を均一に加圧できなくなり、フィルム２の被成形層が設けられている面２ａで成形性の低下が生じる場合がある。また、弾性体の層１０の表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（改訂年２００１）にて定義される、算術平均粗さＲａが１．６μｍ以下のものが好ましい。Ｒａが１．６μｍを超えると、加圧時にフィルム２の被成形層が設けられている面２ａの反対側の面に、弾性体の層１０の表面形状が成形してしまう場合があるためである。
The processing accuracy of the nip roll 6 is preferably 0.03 mm or less in the cylindricity tolerance defined in JIS B 0621 (revised year 1984) and 0.03 mm or less in the circumferential runout tolerance. If these values exceed 0.03 mm, a partial gap is formed between the
ニップロール６の弾性体の層１０の耐熱性は、１６０℃以上の耐熱温度を有することが好ましく、さらに好ましくは１８０℃以上の耐熱温度を有することが好ましい。ここで耐熱温度とはその温度で２４時間放置したときの引張強さの変化率が１０％を超えるときの温度を言う。
The heat resistance of the
弾性体の層１０の材質としては、例えばゴムを用いる場合には、シリコーンゴムやＥＤＰＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）、ネオプレン、ＣＳＭ（クロロスルホン化ポリエチレンゴム）、ウレタンゴム、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、エボナイトなどを用いることができる。更に高い弾性率と硬度を求める場合には、カレンダーローラ用樹脂としてゴムメーカ各社から販売されている上記ゴムに特殊な処方を用いたものや、じん性を向上させた硬質耐圧樹脂（例：ポリエステル樹脂）を用いることができる。
For example, when rubber is used, the
ニップロール６のロール径は特に制限されるものではないが、ニップロール６の軸方向の長さや質量などによって異なる適切な強度を確保できる最低限のロール径を有しつつ、さらに２００ｍｍ以下とすることが好ましい。２００ｍｍより大きくなると金型搬送方向の加圧長さが長くなるために、フィルム２が金型３の微細構造が形成された面３ａに押し付けられる圧力が低下し、微細構造の成形に必要な押圧時間が確保できない場合がある。
The roll diameter of the nip roll 6 is not particularly limited. However, the roll diameter of the nip roll 6 may be 200 mm or less while having a minimum roll diameter that can ensure appropriate strength depending on the axial length and mass of the nip roll 6. preferable. If it exceeds 200 mm, the pressurization length in the mold conveying direction becomes longer, so that the pressure with which the
次に、ニップロール６と金型３を挟んで対向する加熱ロール４について説明する。加熱ロール４はニップ時に荷重を受けるので、強度および加工精度が求められ、さらに加熱装置を含むことが好ましい。ニップロール６の材質としては、例えば鋼や繊維強化樹脂、セラミックス、アルミ合金などが考えられる。また、加熱方式としては内部を中空にしてカートリッジヒーターや誘導加熱装置を設置したり、内部に流路を加工して油や水、蒸気等の熱媒を流したりすることにより、ロール内部から加熱する構造でもよい。また、ロール外表面付近に赤外線加熱ヒーターや誘導加熱装置を設置して、ロール外表面から加熱する構造でもよい。
Next, the
ニップロール６は加熱ロール４と平行に配置されることが好ましい。
The nip roll 6 is preferably disposed in parallel with the
加熱ロール４の加工精度も、前述したニップロール６と同じく、ＪＩＳ Ｂ ０６２１（改訂年１９８４）にて定義される円筒度公差において０．０３ｍｍ以下、円周振れ公差において０．０３ｍｍ以下であることが好ましい。これらの値が０．０３ｍｍより大きくなると、加圧時の加熱ロール４とニップロール６の間に部分的な隙間ができるため、フィルム２を均一に加圧できなくなり、フィルム２の被成形層が設けられている面２ａで成形性の低下が生じる場合がある。また、加熱ロール４の表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（改訂年２００１）にて定義される、算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下のものが好ましい。Ｒａが０．２μｍを超えると、金型３の微細構造が形成された面３ａの反対側の面に加熱ロール４の形状が成形し、さらにそれがフィルム２の被成形層が設けられている面２ａに成形してしまう場合があるためである。
The processing accuracy of the
加熱ロール４の表面には、硬質クロムめっき、セラミック溶射、ダイヤモンド・ライク・カーボン・コーティングなどの高硬度皮膜の形成処理を施すことが好ましい。なぜなら、加熱ロール４は常に金型３と接触しているうえ、ニップロール６による加圧力を受けるため、その表面は非常に磨耗しやすく、加熱ロール４の表面が磨耗したり、傷が入ったりすると、前述したようなフィルムの成形性の低下や、フィルムへのロール表面形状の成形が生じる場合があるためである。
The surface of the
加熱ロール４のロール径は、２００〜５００ｍｍが好ましい。２００ｍｍ未満では、金型３に大きな曲げ応力がかかり金型３が変形したり、繰り返しかかる応力により金型３の耐久性が低下したりする場合がある。一方、５００ｍｍより大きくなると、加工精度が低下したり、加熱ロール４自身の自重により加熱ロール４自身が変形しやすくなったり、製作コストが多大となったりする場合がある。
The roll diameter of the
冷却ロール５は例えば内部に通水路が設けられ、一定の温度の水を連続して循環させる水冷式の冷却方式などによって冷却されることが好ましい。そして金型３との接触面における熱伝導により金型３を冷却する。
The
冷却ロール５は金型３との密着性を良くして幅方向に均一に熱伝達させて冷却するために、ロールの表面材質は鋼やアルミ合金、銅などの金属とし、加工精度はＪＩＳ Ｂ ０６２１（改訂年１９８４）にて定義される円筒度公差において０．１ｍｍ以下、円周振れ公差において０．１ｍｍ以下であることが好ましい。これらの値が０．１ｍｍより大きくなると、冷却する金型３と接触不良を引き起こし、金型３の冷却不足につながり、結果としてフィルム２の冷却不良を引き起こし成形精度が悪化したり、剥離跡が発生したりする場合がある。また、冷却ロール５の表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（改訂年２００１）にて定義される、算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下のものが好ましい。Ｒａが０．２μｍを超えると、上記と同様、金型３との接触不良が発生し、結果として冷却不良によってフィルム２の成形精度が悪化したり、剥離跡が発生したりする場合がある。
In order to cool the
冷却ロール５の表面には、硬質クロムめっき、セラミック溶射、ダイヤモンド・ライク・カーボン・コーティングなどの高硬度皮膜の形成処理を施すことが好ましい。なぜなら、冷却ロール５は常に金型３と接触していて非常に磨耗しやすいからである。
The surface of the
冷却ロール５のロール径は、加熱ロール４の場合と同様２００〜５００ｍｍの間が好ましい。２００ｍｍ未満では、金型３に大きな曲げ応力がかかり金型３が変形したり、繰り返しかかる応力により金型３の耐久性が低下したりする場合がある。一方、５００ｍｍより大きくなると、加工精度が低下したり、冷却ロール５自身の自重により冷却ロール５自身が変形しやすくなったり、製作コストが多大となったりする問題が発生する場合がある。
The roll diameter of the
剥離ロール７は冷却ロール５と同様に冷却装置を有しており、フィルム２の被成形層が設けられている面２ａの反対側の面から冷却し、金型３からの剥離を補助する役割を果たす。また、剥離ロール７は流体圧シリンダなどにより冷却ロール５に対して押し当てられる構造であってもよい。剥離ロール７のフィルム２に対する加圧力は特に制限されず、剥離ロール７の周面がフィルム２の被成形層が設けられている面２ａの反対側の面に密着していればよい。
The peeling
剥離ロール７は金型３との密着性を良くして幅方向に均一に熱伝導させて冷却するために、ロールの表面材質は鋼やアルミ合金、銅などの金属とし、加工精度はＪＩＳ Ｂ ０６２１（改訂年１９８４）にて定義される円筒度公差において０．１ｍｍ以下、円周振れ公差において０．１ｍｍ以下であることが好ましい。これらの値が０．１ｍｍを超えると、フィルム２との接触不良が発生し、結果として冷却不良によってフィルム２の成形精度が悪化したり、剥離跡が発生したりする場合がある。また、剥離ロール７の表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（改訂年２００１）にて定義される、算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下のものが好ましい。Ｒａが０．２μｍを超えると上記と同様、フィルム２との接触不良が発生し、結果として冷却不良によってフィルム２の成形精度が悪化したり、剥離跡が発生したりする場合がある。
In order to cool the peeling
巻出ロール８および巻取ロール９はともにフィルム２を巻きつけるコアを固定できる構造となっており、端部はモータ等の駆動装置と連結され、速度を制御しながら回転可能となっている。また、トルク制御により、フィルム２に与えられる張力を調整できることが好ましい。
Both the unwinding
各ロールの端部は、ころがり軸受などにより回転支持される。加熱ロール４はモータ等の駆動装置と連結され、速度を制御しながら回転可能となっている。またシワ伸ばしロール３１、冷却ロール５は金型３を通じて、加熱ロール４の駆動力により回転することが好ましい。搬送速度は微細構造の成形性と微細構造フィルムの生産性のバランスを考慮して決定されるが、微細構造を高精度に成形しながら生産性を高くするために、速度は１〜３０ｍ／分の範囲より決定されることが好ましい。速度が１ｍ／分より遅くなると、第１の金型搬送経路７１においてフィルム２への金型３からの熱負荷が大きくなりすぎてフィルム２が溶断する場合がある。一方、速度が３０ｍ／分より早くなると、ニップロール６によってフィルム２が加圧成形される際の時間が短くなり、フィルム２の成形性が低下する場合がある。ニップロール６の駆動装置は、加熱ロール４の端部とチェーンまたはベルトなどで連結し、加熱ロール４と連動して回転できるようにしたり、あるいは、加熱ロール４と速度を同期可能なモータなどを用いて独立して回転させたりすることが好ましいが、回転自在の構造とし、フィルム２との摩擦によって回転されるようにしてもよい。
The end of each roll is rotatably supported by a rolling bearing or the like. The
各ロールを支持する軸受は、そのロールの質量や受ける負荷、回転速度などに応じて設計される。 The bearing that supports each roll is designed according to the mass of the roll, the load received, the rotational speed, and the like.
図４に本発明の微細構造フィルムの製造装置１に関する別の好ましい形態を示す。
冷却ロール５から加熱ロール４に向かう第２の金型搬送経路７２において、金型３の微細構造が形成された面３ａの反対側の面に金型３のシワ伸ばしロール３２を有することが好ましい。
FIG. 4 shows another preferred embodiment relating to the microstructure
In the second
シワ伸ばしロール３２付近のフィルム幅方向から見た概略側面図を図５に示す。シワ伸ばしロール３２、シワ伸ばしロール機構５０、シワ伸ばしロール３２の金型３への加圧方式はシワ伸ばしロール３１の場合と同様である。
A schematic side view seen from the film width direction in the vicinity of the
図５に示す機構を用いて、シワ伸ばしロール３２の両端にある流体圧シリンダ５２を作動させて、金型３の微細構造が形成された面３ａの反対側の面から金型３を幅方向にわたって加圧し、金型３を幅方向に押し広げることで、シワやうねりを除去することができる。金型３のシワやうねりが除去されると、加熱ロール４の表面において金型３の接触不良が抑制されるため、金型３が幅方向にわたって均一に加熱される。その結果、金型３上に供給されたフィルム２がニップロール６により金型３の微細構造が形成された面３ａに押し付けられ、フィルム２の被成形層が設けられている面２ａに金型３の表面の微細構造に対応する形状、すなわち金型３の微細構造とは逆パターンの微細構造が成形される際に、金型３の幅方向にわたって均一に成形されるようになる。
Using the mechanism shown in FIG. 5, the
本発明の微細構造フィルムの製造装置は、エンドレスベルト形状を有する金型の幅をＷ、エンドレスベルト形状を有する金型の厚さをｔ、第１の金型搬送経路にあるシワ伸ばしロールとエンドレスベルト形状を有する金型との接触終了点から金型搬送方向にある冷却ロールとエンドレスベルト形状を有する金型との接触開始点までの金型搬送方向の距離をＬ１、とした場合、数式１を満たすように第１の金型搬送経路にシワ伸ばしロールが配置されていることが好ましい。
An apparatus for producing a microstructured film according to the present invention includes a width of a mold having an endless belt shape as W, a thickness of a mold having an endless belt shape as t, a wrinkle stretching roll and an endless in a first mold conveyance path. When the distance in the mold conveyance direction from the contact end point with the mold having the belt shape to the contact start point between the cooling roll in the mold conveyance direction and the mold having the endless belt shape is L1,
１×１０６≦（Ｗ／ｔ）２×（１／Ｌ１）≦１×１０８・・・（数式１）。 1 × 10 6 ≦ (W / t) 2 × (1 / L1) ≦ 1 × 10 8 (Formula 1).
ここで、本発明の微細構造フィルムの製造装置を図６、７を参照しながら具体的に説明する。金型３の幅をＷ（単位 ｍ）、金型３の厚さをｔ（単位 ｍ）、第１の金型搬送経路７１にあるシワ伸ばしロール３１と金型３との接触終了点から金型搬送方向にある冷却ロール５と金型３との接触開始点までの金型搬送方向の距離をＬ１（単位 ｍ）、とした場合、数式１を満たすように第１の金型搬送経路にシワ伸ばしロールが配置されることが好ましい。
Here, the manufacturing apparatus of the microstructure film of this invention is demonstrated concretely, referring FIG. The width of the
１×１０６≦（Ｗ／ｔ）２×（１／Ｌ１）≦１×１０８・・・（数式１）。 1 × 10 6 ≦ (W / t) 2 × (1 / L1) ≦ 1 × 10 8 (Formula 1).
金型３の幅Ｗとは、図６で示す金型３の幅Ｗのことであり、金型３の幅Ｗは金型搬送方向で異なる１０箇所において、定規で測定した金型３の幅の平均値とする。また、金型３の厚さｔとは図６で示す金型３の厚さｔのことであり、マイクロメータで測定した、金型３の微細構造が形成された面３ａを有する任意の１０点における金型３の厚さの平均値とする。
The width W of the
測定の際に金型３の微細構造が形成された面３ａがある箇所においては、厚さｔは微細構造のうち最も凸となっている部分の厚さをいう。また、第１の金型搬送経路７１にあるシワ伸ばしロール３１と金型３との接触終了点から金型搬送方向にある冷却ロール５と金型３との接触開始点までの金型搬送方向の距離Ｌ１とは、図７で示す金型３のシワ伸ばしロール３１と金型３との接触終了点６１から金型搬送方向にある冷却ロール５と金型３との接触開始点６２までの距離Ｌ１のことである。
At the place where the
ここで、数式１についてより好ましくは５×１０６≦（Ｗ／ｔ）２×（１／Ｌ１）≦５×１０７である。（Ｗ／ｔ）２×（１／Ｌ１）がこの範囲にあることで、より金型３へのシワやうねりの発生を抑制することができるため好ましい。
Here, about
図６は第１の金型搬送経路におけるシワ伸ばしロール付近の拡大図であり、図７は本発明を適用した微細構造フィルム製造装置における、加熱ロールから冷却ロールに向かう第１の金型搬送経路７１のシワ伸ばしロールを、フィルム幅方向から見た概略側面図である。 FIG. 6 is an enlarged view of the vicinity of the wrinkle stretching roll in the first mold conveyance path, and FIG. 7 is the first mold conveyance path from the heating roll to the cooling roll in the microstructure film manufacturing apparatus to which the present invention is applied. It is the schematic side view which looked at the wrinkle stretching roll of 71 from the film width direction.
まず、金型３でのシワやうねりの発生メカニズムについて図６を用いて説明する。
金型３は加熱ロール４と冷却ロール５に懸架されて搬送されているため、常に第１の金型搬送経路７１の金型搬送方向には温度差が発生している。そのため、第１の金型搬送経路７１では金型３の幅方向に温度差起因の熱応力による引っ張りあるいは圧縮荷重が発生するが、この引っ張りあるいは圧縮荷重が、金型３の材質や寸法によって決まる座屈限界荷重を超えたときに金型３の幅方向に座屈を引き起こし、シワやうねりとなる。
First, the generation mechanism of wrinkles and undulations in the
Since the
このメカニズムについて、金型３の金型搬送方向微小長さｂ（単位 ｍ）の区間について説明すると以下のようになる。
This mechanism will be described below with respect to the section of the
まず、金型３の金型搬送方向微小長さｂの区間における金型３の幅方向の熱応力による引っ張りあるいは圧縮荷重は、金型３の幅方向の両端の位置が固定されていると仮定すると、物質の線膨張係数をα（単位 １／℃）、金型搬送方向微小長さｂの区間での金型搬送方向の温度差をΔＴ（単位 ℃）、金型３のヤング率をＥ（単位 Ｎ／ｍ２）、金型３の厚さをｔ（単位 ｍ）、熱応力による引っ張りあるいは圧縮荷重をＨ（単位 Ｎ）とした場合、Ｈ＝α×ΔＴ×Ｅ×ｂ×ｔとなる。
First, it is assumed that the tensile or compressive load due to the thermal stress in the width direction of the
一方、金型３の金型搬送方向微小長さｂの区間における金型３の幅方向の座屈限界荷重は、金型３の金型搬送方向微小長さｂにおける金型３の幅方向で金型３の表面に対し垂直な方向の断面２次モーメントをＩ（単位 ｍ４）、金型３の幅方向の両端の固定モードに関わるパラメータをｎ、円周率をπ、座屈限界荷重をＰ（単位 Ｎ）とした場合、座屈についてのオイラーの公式により
Ｐ＝（ｎ×π２×ＥＩ）／Ｗ２となる。ここで、断面２次モーメントＩはＩ＝（ｂ×ｔ３）／１２であるからＰ＝（ｎ×π２×Ｅ×ｂ×ｔ３）／（１２×Ｗ２）と変換できる。
On the other hand, the buckling limit load in the width direction of the
金型３でシワやうねりが発生しないためには、Ｈ≦Ｐとなればよいことからα×ΔＴ×Ｅ×ｂ×ｔ ≦ （ｎ×π２×Ｅ×ｂ×ｔ３）／（１２×Ｗ２）となる。この式を変形、整理し、金型３の形状による項目や温度差による項目を左辺に、定数及び金型３の材質による項目を右辺に分けると（ΔＴ×Ｗ２）／（ｔ２） ≦ （ｎ×π２）／（１２×α）となる。このことから、（Ｗ／ｔ）２×ΔＴが一定の値以下であれば、座屈が起こらないということがわかる。
In order that wrinkles and undulations do not occur in the
続いて、（Ｗ／ｔ）２×ΔＴが一定の値以下であれば、座屈が起こらないというメカニズムを図７の構成に適用する場合を考える。本発明の微細構造フィルムの製造装置１では、シワ伸ばしロール３１と金型３との接触終了点６１から、金型搬送方向にある冷却ロール５と金型３との接触開始点６２での間で温度の変化が一様であると仮定すると、シワ伸ばしロール３１と金型３との接触終了点６１から金型搬送方向にある冷却ロール５と金型３との接触開始点６２での金型搬送方向の温度勾配は、第１の金型搬送経路７１にあるシワ伸ばしロール３１と金型３との接触終了点６１でのシワ伸ばしロール７１の表面温度をＴ１（単位 ℃）、第１の金型搬送経路７１にあるシワ伸ばしロール３１と金型３との接触終了点６１から金型搬送方向にある冷却ロール５と金型３との接触開始点６２での冷却ロール５の表面温度をＴ２（単位 ℃）とすると、（Ｔ１−Ｔ２）／Ｌ１となる。ここで、金型搬送方向微小長さｂの区間で考えると、温度差ΔＴはΔＴ＝（Ｔ１−Ｔ２）×ｂ／Ｌ１となる。つまり図７においては、（Ｗ／ｔ）２×ΔＴは（Ｗ／ｔ）２×（（Ｔ１−Ｔ２）×ｂ／Ｌ１）となる。ここで、金型搬送方向微小長さｂは任意の値を取ることができる定数であるため、表記を省略することができ、結果として（Ｗ／ｔ）２×（（Ｔ１−Ｔ２）／Ｌ１）が特定の値以下であれば座屈が発生しないこととなる。
Next, consider a case where a mechanism in which buckling does not occur if (W / t) 2 × ΔT is a certain value or less is applied to the configuration of FIG. In the
発明者らは、この理論に基づき実験を行った結果、金型３の形状とシワ伸ばしロール３１の取り付け位置が１×１０６≦（Ｗ／ｔ）２×（１／Ｌ１）≦１×１０８を満たせば金型３へのシワやうねりの発生を抑制することができることがわかった。なお、第１の金型搬送経路７１にあるシワ伸ばしロール３１と金型３との接触終了点６１でのシワ伸ばしロール３１の表面温度Ｔ１は、シワ伸ばしロール３１と金型３との接触終了点６１における金型３の端部からシワ伸ばしロール３１の軸方向に１０ｍｍ離れた箇所で、熱電対を用いて測定したシワ伸ばしロール３１の表面温度とし、第１の金型搬送経路７１にあるシワ伸ばしロール３１と金型３との接触終了点６１から金型搬送方向にある冷却ロール５と金型３との接触開始点６２での冷却ロール５の表面温度Ｔ２は、冷却ロール５と金型３との接触開始点６２における金型３の端部から冷却ロール５の軸方向に１０ｍｍ離れた箇所で、熱電対を用いて測定した冷却ロール５の表面温度とする。この条件においては、金型３からフィルム２が剥離することなく冷却ロール５までフィルム２が金型３に密着したまま搬送することが可能となる。
As a result of experiments conducted based on this theory, the inventors found that the shape of the
（Ｗ／ｔ）２×（１／Ｌ１）＜１×１０６となると、金型３の搬送が困難になったり、装置が大型化したりするという問題が発生する場合がある。これは、金型３の厚さｔが大きくなることによる加熱ロール４や冷却ロール５の曲面周上での曲げ応力の増大化や、第１の金型搬送経路７１にあるシワ伸ばしロール３１と金型３との接触終了点６１から金型搬送方向にある冷却ロール５と金型３との接触開始点６２までの金型搬送方向の距離Ｌ１が大きくなることによる、第１の金型搬送経路７１や第２の金型搬送経路７２の長尺化のためである。
When (W / t) 2 × (1 / L1) <1 × 10 6 , there may be a problem that the
一方、１×１０８＜（（Ｗ／ｔ）２×（１／Ｌ１）となると、上記の金型３のシワやうねり発生メカニズムの通り、金型３にシワやうねりが発生する。両条件とも、冷却ロール５と金型３との接触不良を引き起こし、結果としてフィルム２の成形不良が発生しやすくなる場合がある。
On the other hand, when 1 × 10 8 <((W / t) 2 × (1 / L1), wrinkles and undulations occur in the
さらに、シワ伸ばしロール３１に加えてシワ伸ばしロール３２についても、第２の金型搬送経路７２にあるシワ伸ばしロール３２と金型３との接触終了点から金型搬送方向にある加熱ロール４と金型３との接触開始点までの金型搬送方向の距離をＬ２（単位 ｍ）、とした場合、シワ伸ばしロール３２が数式２を満たすように配置されることが好ましい。
Furthermore, in addition to the
１×１０６≦（Ｗ／ｔ）２×（１／Ｌ２）≦１×１０８・・・（数式２）
数式２についてより好ましくは５×１０６≦（Ｗ／ｔ）２×（１／Ｌ２）≦５×１０７である。
詳細を、図８を用いて説明する。図８は本発明を適用した微細構造フィルムの製造装置における、冷却ロールから加熱ロールに向かう第２の金型搬送経路のシワ伸ばしロールを、フィルム幅方向から見た概略側面図である。第２の金型搬送経路７２にあるシワ伸ばしロール３２と金型３との接触終了点から金型搬送方向にある加熱ロール４と金型３との接触開始点までの金型搬送方向の距離Ｌ２とは、図８で示す金型３のシワ伸ばしロール３２との接触終了点６３から金型搬送方向にある加熱ロール４との接触開始点６４までの距離Ｌ２のことである。
1 × 10 6 ≦ (W / t) 2 × (1 / L2) ≦ 1 × 10 8 (Expression 2)
More preferably,
Details will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic side view of a wrinkle-stretching roll in the second mold conveyance path from the cooling roll to the heating roll in the microstructured film manufacturing apparatus to which the present invention is applied, as seen from the film width direction. The distance in the mold conveyance direction from the contact end point between the
シワ伸ばしロール３１の場合と同様、（Ｗ／ｔ）２×（１／Ｌ２）＜１×１０６となると、金型３の搬送が困難になったり、装置が大型化したりするという問題が発生する場合がある。これは、金型３の厚さｔが大きくなることによる加熱ロール４や冷却ロール５の曲面周上での曲げ応力の増大化や、第２の金型搬送経路７２にあるシワ伸ばしロール３２と金型３との接触終了点６３から金型搬送方向にある加熱ロール４と金型３との接触開始点６４までの金型搬送方向の距離Ｌ２が大きくなることによる、第１の金型搬送経路７１や第２の金型搬送経路７２の長尺化のためである。
As in the case of the wrinkle-stretching
一方、１×１０８＜（Ｗ／ｔ）２×（１／Ｌ２）となると、上記の金型３のシワやうねり発生メカニズムの説明の通り、金型３にシワやうねりが発生する場合がある。両条件とも加熱ロール４と金型３との接触不良を引き起こし、結果として、金型３において幅方向に温度ムラが生じフィルム２の成形不良が発生しやすくなる場合がある。
On the other hand, when 1 × 10 8 <(W / t) 2 × (1 / L2), there is a case where wrinkles or undulations occur in the
本発明の微細構造フィルムの製造装置１に関するさらに別の形態として、シワ伸ばしロール３１、３２は温度調整機構を有し、それぞれシワ伸ばしロール３１、３２の温度調整を行うことが好ましい。温度調整を行う機構としては、ロール内部を中空にしてカートリッジヒーターや誘導加熱装置を埋め込んだり、内部に流路を加工して油や水、蒸気等の熱媒を流したりすることにより、ロール内部から加熱する構造でもよい。また、ロール外表面付近に赤外線加熱ヒーターを設置して、ロール外表面から加熱する構造でもよいが、この限りではなく、その他の構造であってもよい。
As still another embodiment relating to the microstructured
図７、８を用いて説明する。まず、第２の金型搬送経路７２にあるシワ伸ばしロール３２と金型３との接触終了点６３でのシワ伸ばしロール３２の表面温度をＴ３（単位 ℃）、第２の金型搬送経路７２にあるシワ伸ばしロール３２と金型３との接触終了点６３から金型搬送方向にある加熱ロール４と金型３との接触開始点６４での加熱ロール４の表面温度をＴ４（単位 ℃）とする。なお、第２の金型搬送経路７２にあるシワ伸ばしロール３２と金型３との接触終了点６３でのシワ伸ばしロール３２の表面温度Ｔ３は、シワ伸ばしロール３２と金型３との接触終了点６３における金型３の端部からシワ伸ばしロール３２の軸方向に１０ｍｍ離れた箇所で、熱電対を用いて測定したシワ伸ばしロール３２の表面温度とし、第２の金型搬送経路７２にあるシワ伸ばしロール３２と金型３との接触終了点６３から金型搬送方向にある加熱ロール４と金型３との接触開始点６４での加熱ロール４の表面温度Ｔ４は、加熱ロール４と金型３との接触開始点６４における金型３の端部から加熱ロール４の軸方向に１０ｍｍ離れた箇所で、熱電対を用いて測定した加熱ロール４の表面温度とする。
This will be described with reference to FIGS. First, the surface temperature of the
上記の（Ｗ／ｔ）２×ΔＴが一定の値以下であれば、座屈が起きないというメカニズムに基づくと、第１の金型搬送経路７１にあるシワ伸ばしロール３１と金型３との接触終了点６１でのシワ伸ばしロール３１の表面温度Ｔ１と、第１の金型搬送経路７１にあるシワ伸ばしロール３１と金型３との接触終了点６１から金型搬送方向にある冷却ロール５と金型３との接触開始点６２での冷却ロール５の表面温度Ｔ２の温度差Ｔ１−Ｔ２や、第２の金型搬送経路７２にあるシワ伸ばしロール３２と金型３との接触終了点６３でのシワ伸ばしロール３２の表面温度Ｔ３と、第２の金型搬送経路７２にあるシワ伸ばしロール３２と金型３との接触終了点６３から金型搬送方向にある加熱ロール４と金型３との接触開始点６４での加熱ロール４の表面温度Ｔ４の温度差Ｔ４−Ｔ３が小さくなれば、金型３のシワやうねりは発生にくいことになる。シワ伸ばしロール３１、３２が温度調整機構を有し、金型３にシワやうねりが発生した場合、速やかにシワ伸ばしロール３１、３２の表面温度を調整し温度差を小さくすることでシワやうねりを抑制することが容易となる。さらに、シワ伸ばしロール加圧装置４４、５４を使用した金型３への加圧力の変更や、シワ伸ばしロール移動装置４７、５７を使用した金型３のシワ伸ばしロール３１と金型３との接触終了点６１から金型搬送方向にある冷却ロール５と金型３との接触開始点６２までの距離Ｌ１や、第２の金型搬送経路７２にあるシワ伸ばしロール３２と金型３との接触終了点から金型搬送方向にある加熱ロール４と金型３との接触開始点までの金型搬送方向の距離Ｌ２の変更と組み合わせることで、金型３にシワやうねりを発生させにくい条件範囲を広げることが可能となる。
If (W / t) 2 × ΔT is equal to or less than a certain value, based on the mechanism that buckling does not occur, the
上記の装置を用いて微細構造が表面に形成されたフィルムの製造方法を説明する。
本発明の微細構造フィルムの製造方法は、表面に微細構造が形成されたエンドレスベルト形状を有する金型を、加熱された加熱ロールに抱かせながら加熱する金型加熱工程と、フィルムの成形側表面と前記エンドレスベルト形状を有する金型の微細構造表面とを密着させた状態で、前記加熱ロールを含む一対のロールによりニップ加圧する加圧成形工程と、加圧後の前記エンドレスベルト形状を有する金型と前記フィルムを密着させたまま冷却ゾーンまで搬送する第１の搬送工程と、前記冷却ゾーンでエンドレスベルト形状を有する金型とフィルムを密着させたままエンドレスベルト形状を有する金型側から冷却する冷却工程と、冷却後のエンドレスベルト形状を有する金型とフィルムとを剥離するフィルム剥離工程と、フィルムを剥離した前記エンドレスベルト形状を有する金型を再度金型加熱ロールまで搬送する第２の搬送工程と、を少なくとも含むことにより、エンドレスベルト形状を有する金型の表面に形成された微細構造を、加熱したフィルムの表面に成形する微細構造フィルムの製造方法であって、前記第１の搬送工程において、前記エンドレスベルト形状を有する金型の微細構造が形成された面の反対側の面に配置されたシワ伸ばしロールにより前記エンドレスベルト形状を有する金型のシワを伸ばすことを特徴とする微細構造フィルムの製造方法である。
The manufacturing method of the film in which the fine structure was formed on the surface using said apparatus is demonstrated.
The method for producing a microstructured film according to the present invention includes a mold heating step in which a mold having an endless belt shape with a microstructure formed on the surface is heated while being held in a heated heating roll; And a mold having the endless belt shape after pressurization, in which the nip is pressed by a pair of rolls including the heating roll in a state where the microstructure surface of the mold having the endless belt shape is closely attached A first conveying step of conveying the mold and the film to the cooling zone while being in close contact, and cooling from the mold side having an endless belt shape while the mold and the film having the endless belt shape are in close contact with the cooling zone Cooling step, film peeling step for peeling mold and film having endless belt shape after cooling, and peeling film A film in which the microstructure formed on the surface of the mold having the endless belt shape is heated by including at least a second transporting process for transporting the mold having the endless belt shape to the mold heating roll again. A method for producing a microstructure film formed on the surface of the mold, wherein in the first conveying step, the wrinkle stretcher is disposed on the surface opposite to the surface on which the microstructure of the mold having the endless belt shape is formed. A method for producing a microstructure film, characterized in that wrinkles of a mold having the endless belt shape are stretched by a roll.
本発明の製造方法の実施形態の一例を、図１、２を用いて説明する。 An example of the embodiment of the manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIGS.
まず準備段階として、フィルム２を巻出ロール８より引き出し、ニップロール６を開放した状態で、加熱ロール４とシワ伸ばしロール３１と冷却ロール５に懸架された金型３上に沿わせ、剥離ロール７を経由し、巻取ロール９で巻き取っている状態とする。
First, as a preparatory stage, the
続いて、駆動装置によりフィルム２を低速で搬送しながら、加熱ロール４の図示しない加熱装置及び冷却ロール５の図示しない冷却装置を作動し、加熱ロール４及び冷却ロール５を介してそれぞれのロール上での金型３の表面温度が所定の温度になるまで温調する。
Subsequently, while the
また、温調中に金型３にシワやうねりが発生した場合にはシワ伸ばしロール加圧装置４４を動かしシワ伸ばしロール３１の金型３に対する加圧力を変更したり、シワ伸ばしロール移動装置４７を動かして金型３の搬送方向でのシワ伸ばしロール３１と接触位置を変更したりすることで、シワ伸ばしロール３１の周面が金型３の微細構造が形成された面３ａの反対側の面に密着するようにして、金型３のシワやうねりを抑制する。
When wrinkles or undulations occur in the
このときの金型３の加圧分布は特に制限されないが、金型の幅方向に均一に加圧できることが好ましい。また、シワ伸ばしロール３１の金型３の加圧力は金型３の厚さや加熱ロール４や冷却ロール５の温度、シワ伸ばしロール３１と加熱ロール４および冷却ロール５の位置関係に依存するが、シワ伸ばしロール加圧装置４４を通じてシワ伸ばしロール３１に与えられる力をＱとした場合、Ｑを金型３の幅Ｗで割った線圧Ｑ／Ｗは０．１〜２０ｋＮ／ｍ、０．１〜１０ｋＮ／ｍとすることがより好ましい。０．１ｋＮ／ｍ未満では金型３のシワ伸ばしを十分に行えない場合があり、２０ｋＮ／ｍより大きい場合では微細構造フィルムの製造を続けていくうちに金型３が変形する場合がある。
The pressure distribution of the
加熱ロール４及び冷却ロール５の表面温度が設定値まで温調されたら、微細構造フィルムの製造速度で搬送すると同時に、ニップロール６を閉じ、加熱ロール４とニップロール６でフィルム２及び金型３を加圧し、金型３の微細構造が形成された面３ａの形状をフィルム２の被成形層が設けられている面２ａに加圧により密着させる。このときの条件として、微細構造フィルムの製造速度は１〜３０ｍ／分、線圧は４００ｋＮ／ｍ以上の範囲で設定されることが好ましい。
When the surface temperature of the
微細構造フィルムの製造方法は、金型の周回動作に合わせて各工程を並べると、金型加熱工程、加圧成形工程、第１の搬送工程、シワ伸ばし工程、冷却工程、フィルム剥離工程、第２の搬送工程から構成される。以下、順に説明する。 The manufacturing method of the microstructure film, when each process is arranged in accordance with the revolving operation of the mold, mold heating process, pressure molding process, first conveying process, wrinkle stretching process, cooling process, film peeling process, first It consists of two transport steps. Hereinafter, it demonstrates in order.
まず、金型加熱工程では金型３は加熱ロール４と接触する部分において、常に高温の加熱ロール４からの熱伝導により加熱され、被成形層を有するフィルム２と共に加熱ロール４とニップロール６によって被成形層を有するフィルム２と共に加圧されるまでに、金型３の温度は加熱ロール４の表面温度まで昇温される。
First, in the mold heating process, the
加圧成形工程では、巻出ロール８から巻き出された、被成形層を有するフィルム２が加熱ロール４とニップロール６による加圧部において、加熱された金型３に被成形層を有する面を押し当てられて密着し、軟化したフィルム２を構成する樹脂が金型３の微細構造が形成された面３ａのパターン内に充填される。第１の搬送工程では、金型３に加圧されたフィルム２が、金型３と密着したまま第１の金型搬送経路７１を通って冷却工程まで搬送される。
In the pressure molding step, the
シワ伸ばし工程では、第１の搬送工程の途中において、金型加熱工程と冷却工程における温度差により金型３に発生したシワやうねりを、金型３の微細構造が形成された面３ａの反対側の面からシワ伸ばしロール３１を押し当てて、金型３の幅方向に金型３を押し広げることによって取り除く。
In the wrinkle stretching process, wrinkles and undulations generated in the
冷却工程では、金型３と冷却ロール５が接触する部分において、フィルム２は冷却ロール５との熱伝導により、金型３ごとフィルム２を構成する樹脂のガラス転移温度以下まで冷却される。
In the cooling step, at the portion where the
フィルム剥離工程では冷却後のフィルム２は剥離ロール７により、冷却ロール５から連続的に剥がすように離型される。なお、図１において剥離ロール７はフィルム２の冷却ロール５に対する抱き付き角が９０度となるように配置されているが、０〜１８０度となる範囲で他の位置に配置されていてもよい。フィルム２の冷却ロール５に対する抱き付き角が大きくなるほど、フィルム２が冷却される時間が長くなり、フィルム２を十分に冷やすことが可能となる。剥離後のフィルム２は巻取ロール９に巻き取られる。第２の搬送工程では、金型３が第２の金型搬送経路７２を通って冷却工程から再度金型加熱工程まで搬送される。
In the film peeling step, the cooled
第１の搬送工程の途中にシワ伸ばし工程があることにより、次の冷却工程においては金型３のシワやうねりによる冷却ロール５の接触不良が抑制されるため、フィルム２の冷却不良も抑制され、結果としてフィルム２の冷却ロール５からの剥離挙動が安定し、高精度な成形面を有するフィルムを製造することができる。
Since there is a wrinkle-stretching step in the middle of the first conveying step, poor contact of the
さらに、図４に示すように第２の搬送工程内の第２の金型搬送経路７２において、金型３の微細構造が形成された面３ａの反対側の面に前記金型のシワ伸ばしロールが配置され、金型３のシワ伸ばしを行うことが好ましい。
Further, as shown in FIG. 4, in the second
シワ伸ばしロール３１と同様、第２の搬送工程において、冷却工程と金型加熱工程における温度差により金型３に発生したシワやうねりを、金型３の微細構造が形成された面３ａの反対側の面からシワ伸ばしロール３２を押し当てて、金型３の幅方向に金型３を押し広げて取り除くことができる。その結果、金型３と加熱ロール４との接触不良が抑制されて、加圧成形工程において金型３の幅方向の温度が均一となるため、軟化したフィルム２を構成する熱可塑性樹脂が金型３の幅方向にわたって均一に金型３の微細構造が形成された面３ａのパターン内に充填される。シワ伸ばしロール３２、シワ伸ばしロール機構５０、シワ伸ばしロール３２の金型３への加圧力はシワ伸ばしロール３１の場合と同様である。
Similar to the wrinkle-stretching
また、第１の搬送工程内の第１の金型搬送経路７１にあるシワ伸ばしロール３１と金型３との接触終了点から金型搬送方向にある冷却ロール５と金型３との接触開始点までの金型搬送方向の距離Ｌ１（単位 ｍ）と、第１の金型搬送経路７１にあるシワ伸ばしロール３１と金型３との接触終了点でのシワ伸ばしロール７１の表面温度Ｔ１（単位 ℃）と、第１の金型搬送経路７１にあるシワ伸ばしロール３１と金型３との接触終了点から金型搬送方向にある冷却ロール５と金型３との接触開始点での冷却ロール５の表面温度Ｔ２（単位 ℃）が、数式３、４を満たすようにシワ伸ばしロール３１が配置されることが好ましい。
Further, the contact between the cooling
２０≦（Ｔ１−Ｔ２）≦１００・・・（数式３）
１×１０７≦（Ｗ／ｔ）２×（（Ｔ１−Ｔ２）／Ｌ１）≦１×１０１０・・・（数式４）
数式３についてより好ましくは３０≦（Ｔ１−Ｔ２）≦５０、数式４についてより好ましくは２×１０７≦（Ｗ／ｔ）２×（（Ｔ１−Ｔ２）／Ｌ１）≦１×１０９である。
20 ≦ (T1-T2) ≦ 100 (Equation 3)
1 × 10 7 ≦ (W / t) 2 × ((T1-T2) / L1) ≦ 1 × 10 10 (Equation 4)
More preferably, for
（Ｔ１−Ｔ２）＜２０では、Ｔ１−Ｔ２の温度差が小さいことで第１の金型搬送経路７１においてフィルム２と金型３が剥離しやすくなり、フィルム２に剥離跡が発生しやすくなったりする場合がある。一方、１００＜（Ｔ１−Ｔ２）では、フィルム２が冷却されすぎて過冷却による剥離跡が発生しやすくなる場合がある。
When (T1-T2) <20, the temperature difference of T1-T2 is small, so that the
さらに、２０≦（Ｔ１−Ｔ２）≦１００であったとしても、（Ｗ／ｔ）２×（（Ｔ１−Ｔ２）／Ｌ１）＜１×１０７では、金型３の搬送が困難になったり、装置が大型化したりするという問題が発生する場合がある。これは、金型３の厚さｔが大きくなることによる加熱ロール４や冷却ロール５の曲面周上での曲げ応力の増大化や、第１の搬送工程内の第１の金型搬送経路７１にあるシワ伸ばしロール３１と金型３との接触終了点６１から金型搬送方向にある冷却ロール５と金型３との接触開始点６２までの金型搬送方向の距離Ｌ１が大きくなることによる、第１の金型搬送経路７１や第２の金型搬送経路７２の長尺化のためである。
Furthermore, even if 20 ≦ (T1-T2) ≦ 100, if (W / t) 2 × ((T1-T2) / L1) <1 × 10 7 , it may be difficult to convey the
一方、１×１０１０＜（Ｗ／ｔ）２×（（Ｔ１−Ｔ２）／Ｌ１）となると、上記の金型３のシワやうねり発生メカニズムの説明の通り、金型３にシワやうねりが発生する場合がある。両条件とも、冷却ロール５と金型３との接触不良を引き起こし、結果としてフィルム２の成形不良が発生しやすくなる場合がある。
On the other hand, when 1 × 10 10 <(W / t) 2 × ((T1-T2) / L1), the
さらに、シワ伸ばしロール３１に加えてシワ伸ばしロール３２についても、第２の搬送工程内の第２の金型搬送経路７２にあるシワ伸ばしロール３２と金型３との接触終了点６３から金型搬送方向にある加熱ロール４と金型３との接触開始点６４までの金型搬送方向の距離Ｌ２（単位 ｍ）と、第２の金型搬送経路７２にあるシワ伸ばしロール３２と金型３との接触終了点６３でのシワ伸ばしロール３２の表面温度Ｔ３（単位 ℃）と、第２の金型搬送経路７２にあるシワ伸ばしロール３２と金型３との接触終了点６３から金型搬送方向にある加熱ロール４と金型３との接触開始点６４での加熱ロール４の表面温度Ｔ４（単位 ℃）が、数式５を満たすようにシワ伸ばしロール３２が配置されることが好ましい。
Further, in addition to the
１×１０７≦（Ｗ／ｔ）２×（（Ｔ４−Ｔ３）／Ｌ２）≦１×１０１０・・・（数式５）
数式５についてより好ましくは２×１０７≦（Ｗ／ｔ）２×（（Ｔ４−Ｔ３）／Ｌ２）≦１×１０９である。
1 × 10 7 ≦ (W / t) 2 × ((T4-T3) / L2) ≦ 1 × 10 10 (Equation 5)
More preferably,
（Ｗ／ｔ）２×（（Ｔ４−Ｔ３）／Ｌ２）＜１×１０７では、金型３の搬送が困難になったり、装置が大型化したりするという問題が発生する場合がある。これは、金型３の厚さｔが大きくなることによる加熱ロール４や冷却ロール５の曲面周上での曲げ応力の増大化や、第２の搬送工程内の第２の金型搬送経路７２にあるシワ伸ばしロール３２と金型３との接触終了点６３から金型搬送方向にある加熱ロール４と金型３との接触開始点６４までの金型搬送方向の距離Ｌ２が大きくなることによる、第１の金型搬送経路７１や第２の金型搬送経路７２の長尺化のためである。
If (W / t) 2 × ((
一方、１×１０１０＜（Ｗ／ｔ）２×（（Ｔ４−Ｔ３）／Ｌ２）となると、上記の金型３のシワやうねり発生メカニズムの説明の通り、金型３にシワやうねりが発生しやすくなる場合がある。両条件とも加熱ロール４と金型３との接触不良を引き起こし、結果として、金型３において幅方向に温度ムラが生じフィルム２の成形不良が発生しやすくなる場合がある。
On the other hand, when 1 × 10 10 <(W / t) 2 × ((
また、シワ伸ばしロール３１、３２が上記表面温度を満たすようにするための方法として、シワ伸ばしロール３１、３２が、温度調整機構を有し、それぞれシワ伸ばしロール３１、３２の表面温度調整を行うことが好ましい。 In addition, as a method for causing the wrinkle stretching rolls 31 and 32 to satisfy the above surface temperature, the wrinkle stretching rolls 31 and 32 have a temperature adjustment mechanism, and adjust the surface temperature of the wrinkle stretching rolls 31 and 32, respectively. It is preferable.
本発明に適用されるフィルム２に用いられる被成形層の材料は、熱可塑性樹脂を主たる成分とした熱可塑性樹脂が用いられ、具体的に好ましくは、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂ポリエーテル系樹脂、ポリエステルアミド系樹脂、ポリエーテルエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、あるいはポリ塩化ビニル系樹脂などを挙げることができる。このなかで共重合するモノマー種が多様であり、かつそのことによって材料物性の調整が容易であるなどの理由から特にポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂またはこれらの混合物から選ばれる熱可塑性樹脂を含有していることが好ましく、上述の熱可塑性樹脂の含有率は５０質量％以上であることがさらに好ましい。
The material of the molding layer used for the
フィルム２は上述の樹脂の単体からなるフィルムであっても構わないし、複数の樹脂層からなる積層体であってもよい。単体からなるフィルムの場合、両表面に被成形層を有するフィルムとして扱う。複数の樹脂層からなる積層体の場合、単体フィルムと比べて、易滑性や耐摩擦性などの表面特性や、機械的強度、耐熱性を付与することができる。このように複数の樹脂層からなる積層体とした場合はフィルム全体が前述の熱可塑性樹脂を主たる成分とする要件を満たすことが好ましいが、フィルム全体としては前記要件を満たしていなくても、少なくとも前記要件を満たす層が表層に形成されていれば容易に表面を形成することができる。特に、微細構造フィルムの加工性を良くするために金型温度を高温にしたい場合は、表層にガラス転移温度が低く微細構造を成形しやすい樹脂、芯層にガラス転移温度が高く強度の強い樹脂、という構成のフィルムを用いることで、フィルムの平面性を維持しつつ、フィルムの加工性を高めることができる。
The
以上の微細構造フィルムの製造方法を用いれば、表面に微細構造を形成したエンドレスベルト形状を有する金型を押し当てて、フィルムの表面に微細構造を連続的に成形する際に、金型にシワやうねりを発生させにくく安定的に搬送することができ、高い生産性で高精度な成形フィルムを製造することができる。 By using the above-described method for producing a microstructured film, when a mold having an endless belt shape having a microstructure formed on the surface is pressed and the microstructure is continuously formed on the surface of the film, the mold is wrinkled. It is difficult to generate waviness and can be stably conveyed, and a highly accurate molded film can be produced with high productivity.
以下、本発明の実施例について説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されない。 Examples of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to the following examples.
（実施例１）
図１、２、３の構成を有する装置で微細構造フィルムを製造した。
Example 1
A microstructure film was manufactured by an apparatus having the configuration shown in FIGS.
フィルム２には、ポリカーボネート樹脂を芯層とし、その両面に被成形層としてポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）樹脂を積層した、３層積層フィルムを共押出しにより作成し用いた。フィルム２の総厚さは２００μｍ、各層の積層比（厚さ比）はおよそ１：８：１であり、幅は４８０ｍｍとした。
For the
金型３は厚さ０．２ｍｍのステンレス鋼ベルトの表面に厚さ０．１ｍｍのニッケル鍍金をしたものに、ピッチ２５μｍ、深さ１２．５μｍのＶ溝形状を金型３の周方向と平行に切削加工して作成した。この金型３の総厚さはステンレス鋼ベルトとの厚さにメッキ層の厚さを加えた０．３ｍｍとした。また、金型３の幅は５００ｍｍ、周長は１，８００ｍｍとした。そして、金型３に加える張力は６ｋＮ／ｍとした。
The
加熱ロール４は炭素鋼からなる筒状の芯材の表面に硬質クロム鍍金をしたものを用いた。加熱ロール４の金型３を懸架する部分の外径は４００ｍｍ、幅方向長さは５４０ｍｍとした。また、加熱装置には加熱ロール内部に備えた誘導加熱装置を用い、微細構造フィルムの製造時に加熱ロール４の表面温度を２１０℃まで加熱した。
As the
ニップロール６は外径が１６０ｍｍの炭素鋼からなる筒状の芯材表面に、弾性体の層１０としてポリエステル樹脂（硬度：ショアＤ８６°）を２０ｍｍの厚さで被膜したものを用いた。加圧領域の幅は４６０ｍｍとし、金型３の全５００ｍｍ幅のうち４６０ｍｍ幅にわたってフィルム２を加圧する構成とした。
As the nip roll 6, a surface of a cylindrical core material made of carbon steel having an outer diameter of 160 mm was coated with a polyester resin (hardness: Shore D86 °) with a thickness of 20 mm as the
加圧装置１２には空気圧シリンダを用い、ニップロール６に対し加圧力４００ｋＮを負荷した（線圧：８７０ｋＮ／ｍ）。このときのフィルム２に負荷される見かけのニップ圧は測定の結果σ＝１０９ＭＰａであった。
A pneumatic cylinder was used as the
冷却ロール５は加熱ロール４と同様に、炭素鋼を芯材とし、表面に硬質クロム鍍金をしたものを用いた。金型３を懸架する部分の外径は２５０ｍｍ、幅方向長さは５４０ｍｍとした。冷却ロール５は内部に２０℃の冷却水を流し続けた。
As with the
シワ伸ばしロール３１は、加熱ロール４、冷却ロール５と同様に、炭素鋼を芯材とし、表面に硬質クロム鍍金をしたものを用いた。外径は１００ｍｍ、幅方向長さは５４０ｍｍとした。シワ伸ばしロール３１は、金型３のシワ伸ばしロール３１との接触終了点６１から冷却ロール５との接触開始点６２までの距離Ｌ１が２５０ｍｍとなるように配置した。シワ伸ばしロールの金型への加圧装置は空気圧シリンダを用い、フィルム製造条件では金型３に対するシワ伸ばしロール３１からの加圧力は０．２３ｋＮとした（線圧：０．５ｋＮ／ｍ）。また、金型搬送方向への位置調整はモータ４８としてサーボモータを使って、スライドレール４６に載ったシワ伸ばしロール加圧装置４４付きの架台４５を移動させることによって行った。さらに、シワ伸ばしロール３１の内部に温度調整機構を取り付け、フィルム製造条件ではシワ伸ばしロール３１の表面温度が１５０℃となるように温度調整した。
As the
製造条件は次の通りとした。まず、室温状態で微細構造フィルムの製造速度１ｍ／分で加圧なしの状態でフィルムの搬送を続けながら、加熱ロール４の表面温度を２１０℃まで加熱した。
The manufacturing conditions were as follows. First, the surface temperature of the
加熱中に金型３にシワやうねりが発生した場合はシワ伸ばしロール加圧装置４４とシワ伸ばしロール移動装置４７を微調整させながらシワやうねりの発生を抑制した。
When wrinkles and undulations occurred in the
そして加熱ロール４の加熱完了後、速度を１０ｍ／分にしてニップロール６で加圧し、１０分間連続で微細構造フィルムを製造した。その結果、フィルム製造中、金型３にはシワやうねりの発生は視認されなかった。
Then, after the heating of the
また、走行体用Ｋ熱電対（安立計器（株）製 Ｕ−１１９Ｋ−０１−Ｄ０−０−ＴＣ２−Ｗ）を使用して、シワ伸ばしロール３１と金型３との接触終了点６１における金型３の端部からシワ伸ばしロール３１の軸方向に１０ｍｍ離れた箇所でのシワ伸ばしロール３１の表面温度Ｔ１、冷却ロール５と金型３との接触開始点６２における金型３の端部から冷却ロール５の軸方向に１０ｍｍ離れた箇所での冷却ロール５の表面温度Ｔ２を測定した。
Further, using a traveling body K thermocouple (U-119K-01-D0-0-TC2-W, manufactured by Anritsu Keiki Co., Ltd.), the gold at the
測定の結果、製造中のシワ伸ばしロール３１と金型３との接触終了点６１のシワ伸ばしロール３１の表面温度Ｔ１は１５０℃、冷却ロール５と金型３との接触開始点６２の冷却ロール５の表面温度Ｔ２は５５℃であった。
As a result of the measurement, the surface temperature T1 of the
ここで、本実施例においては（Ｗ／ｔ）２×（１／Ｌ１）＝（０．５／０．０００３）２×（１／０．２５）＝１.１×１０７であった。さらに、Ｔ１−Ｔ２＝１５０−５５＝９５、（Ｗ／ｔ）２×（（Ｔ１−Ｔ２）／Ｌ１）＝（０．５／０．０００３）２×（（１５０−５５）／０．２５）＝１．１×１０９であった。 Here, in this example, (W / t) 2 × (1 / L1) = (0.5 / 0.0003) 2 × (1 / 0.25) = 1.1 × 10 7 . Furthermore, T1−T2 = 150−55 = 95, (W / t) 2 × ((T1−T2) / L1) = (0.5 / 0.0003) 2 × ((150−55) /0.25 ) = 1.1 × 10 9 .
この状態で成形したフィルム２の表面を電子顕微鏡で観察したところ、表面に成形不良箇所は無く、成形したフィルムの断面形状を観察した結果、ピッチ２５μｍ、深さ１２．５μｍのＶ溝形状が全幅にわたって成形されていた。
When the surface of the
（実施例２）
実施例１の構成に図４、５に示すシワ伸ばしロール３２を追加設置した構成で微細構造フィルムを製造した。シワ伸ばしロール３２の配置、加圧力、温度調整の条件は下記の条件とした。
(Example 2)
A microstructure film was manufactured in a configuration in which a
シワ伸ばしロール３２は、シワ伸ばしロール３１と同様に、炭素鋼を芯材とし、表面に硬質クロム鍍金をしたものを用いた。外径は１００ｍｍ、幅方向長さは５４０ｍｍとした。シワ伸ばしロール３２は、金型３のシワ伸ばしロール３２との接触終了点６３から加熱ロール４との接触開始点６４までの距離Ｌ２が２５０ｍｍとなるように配置した。シワ伸ばしロールの金型への加圧装置は空気圧シリンダを用い、フィルム製造条件ではシワ伸ばしロール３１と同様、金型３に対するシワ伸ばしロール３２からの加圧力は０．２３ｋＮとした（線圧：０．５ｋＮ／ｍ）。また、金型搬送方向への位置調整はモータ５８としてサーボモータを使って、スライドレール５６に載ったシワ伸ばしロール加圧装置５４付きの架台５５を移動させることによって行った。さらに、シワ伸ばしロール３２の内部に温度調整機構を取り付け、フィルム製造条件ではシワ伸ばしロール３２の表面温度が１００℃となるように温度調整した。
Similar to the
製造条件は次の通りとした。まず、室温状態で微細構造フィルムの製造速度１ｍ／分で加圧なしの状態でフィルムの搬送を続けながら、加熱ロール４の表面温度を２２０℃まで加熱した。
The manufacturing conditions were as follows. First, the surface temperature of the
加熱中に金型３にシワやうねりが発生した場合はシワ伸ばしロール加圧装置４４、５４とシワ伸ばしロール移動装置４７、５７を微調整させながらシワやうねりの発生を抑制した。
When wrinkles and undulations occurred in the
そして加熱ロール４の加熱完了後、速度を２０ｍ／分にしてニップロール６で加圧し、１０分間連続で微細構造フィルムを製造した。その結果、フィルム製造中、金型３にはシワやうねりの発生は視認されなかった。
Then, after the heating of the
また、走行体用Ｋ熱電対（安立計器（株）製 Ｕ−１１９Ｋ−０１−Ｄ０−０−ＴＣ２−Ｗ）を使用して、シワ伸ばしロール３１と金型３との接触終了点６１における金型３の端部からシワ伸ばしロール３１の軸方向に１０ｍｍ離れた箇所での近傍のシワ伸ばしロール３１の表面温度Ｔ１、冷却ロール５と金型３との接触開始点６２における金型３の端部から冷却ロール５の軸方向に１０ｍｍ離れた箇所での冷却ロール５の表面温度Ｔ２、シワ伸ばしロール３２と金型３との接触終了点６３における金型３の端部からシワ伸ばしロール３２の軸方向に１０ｍｍ離れた箇所でのシワ伸ばしロール３２の表面温度Ｔ３、加熱ロール４と金型３との接触開始点６４における金型３の端部から加熱ロール４の軸方向に１０ｍｍ離れた箇所での加熱ロール４の表面温度Ｔ４を測定した。
Further, using a traveling body K thermocouple (U-119K-01-D0-0-TC2-W, manufactured by Anritsu Keiki Co., Ltd.), the gold at the
測定の結果、製造中のシワ伸ばしロール３１と金型３との接触終了点６１のシワ伸ばしロール３１の表面温度Ｔ１は１５０℃、冷却ロール５と金型３との接触開始点６２の冷却ロール５の表面温度Ｔ２は５９℃、シワ伸ばしロール３２と金型３との接触終了点６３のシワ伸ばしロール３２の表面温度Ｔ３は１００℃、加熱ロール４と金型３との接触開始点６４の加熱ロール４の表面温度Ｔ４は２１７℃であった。
As a result of the measurement, the surface temperature T1 of the
ここで、本実施例においては（Ｗ／ｔ）２×（１／Ｌ１）＝（０．５／０．０００３）２×（１／０．２５）＝１.１×１０７、（Ｗ／ｔ）２×（１／Ｌ２）＝（０．５／０．０００３）２×（１／０．２５）＝１.１×１０７であった。さらに、Ｔ１−Ｔ２＝１５０−５９＝９１、（Ｗ／ｔ）２×（（Ｔ１−Ｔ２）／Ｌ１）＝（０．５／０．０００３）２×（（１５０−５９）／０．２５）＝１．０×１０９、（Ｗ／ｔ）２×（（Ｔ４−Ｔ３）／Ｌ２）＝（０．５／０．０００３）２×（（２１７−１００）／０．２５）＝１．３×１０９であった。 Here, in this embodiment, (W / t) 2 × (1 / L1) = (0.5 / 0.0003) 2 × (1 / 0.25) = 1.1 × 10 7 , (W / t) 2 × (1 / L2) = (0.5 / 0.0003) 2 × (1 / 0.25) = 1.1 × 10 7 Furthermore, T1−T2 = 150−59 = 91, (W / t) 2 × ((T1−T2) / L1) = (0.5 / 0.0003) 2 × ((150−59) /0.25 ) = 1.0 × 10 9 , (W / t) 2 × ((T4-T3) / L2) = (0.5 / 0.0003) 2 × ((217-100) /0.25) = 1 3 × 10 9 .
この状態で成形したフィルム２の表面を電子顕微鏡で観察したところ、表面に成形不良箇所は無く、成形したフィルムの断面形状を観察した結果、ピッチ２５μｍ、深さ１２．５μｍのＶ溝形状が全幅にわたって成形されていた。
When the surface of the
（比較例１）
シワ伸ばしロール３１が無いことを除けば実施例１と同条件で微細構造フィルムを製造した。
(Comparative Example 1)
A microstructure film was produced under the same conditions as in Example 1 except that there was no
その結果、離間直前から徐々に金型３の冷却ロール５との接触開始点付近から、加熱ロール４に向かって金型搬送方向にシワやうねりが金型３の幅方向に数本発生し、離間した後も、金型３表面に発生したシワやうねりは解消しなかった。
As a result, several wrinkles and undulations occur in the width direction of the
この状態で成形したフィルム２の表面を光学顕微鏡や電子顕微鏡で観察したところ、金型３にシワやうねりが発生した箇所に対応する箇所で連続Ｖ溝形状の高さが周辺よりも１〜２μｍ低い成形不良や冷却ロール５からの剥離跡があることを確認した。
When the surface of the
１：微細構造フィルムの製造装置
２：フィルム
２ａ：フィルムの被成形層が設けられている面
３：金型
３ａ：金型の微細構造が形成された面
４：加熱ロール
５：冷却ロール
６：ニップロール
７：剥離ロール
８：巻出ロール
９：巻取ロール
１０：弾性体の層
１１、４１、５１：軸受
１２：加圧装置
３１、３２：シワ伸ばしロール
４０、５０：シワ伸ばしロール機構
４２、５２：流体圧シリンダ
４３、５３：荷重検知器
４４、５４：シワ伸ばしロール加圧装置
４５、５５：架台
４６、５６：スライドレール
４７、５７：シワ伸ばしロール移動装置
４８、５８：モータ
６１、６３：シワ伸ばしロールと金型との接触終了点
６２：冷却ロールと金型との接触開始点
６４：加熱ロールと金型との接触開始点
７１：第１の金型搬送経路
７２：第２の金型搬送経路
８１：金型搬送方向
８２：シワ伸ばしロール移動装置移動方向
Ｌ１：第１の金型搬送経路における金型のシワ伸ばしロールとの接触終了点から冷却ロールとの接触開始点までの距離
Ｌ２：第２の金型搬送経路における金型のシワ伸ばしロールとの接触終了点から加熱ロールとの接触開始点までの距離
Ｗ：金型の幅
ｂ：金型の搬送方向微小長さ
ｔ：金型の厚さ
ΔＴ：金型搬送方向微小長さｂの区間での金型搬送方向の温度差
1: Microstructure film manufacturing apparatus 2: Film 2a: Surface on which film forming layer is provided 3: Mold 3a: Surface on which mold microstructure is formed 4: Heating roll 5: Cooling roll 6: Nip roll 7: Peeling roll 8: Unwinding roll 9: Winding roll 10: Elastic layers 11, 41, 51: Bearing 12: Pressure device 31, 32: Wrinkle stretching roll 40, 50: Wrinkle stretching roll mechanism 42, 52: Fluid pressure cylinders 43, 53: Load detectors 44, 54: Wrinkle stretching roll pressurizing device 45, 55: Mount 46, 56: Slide rail 47, 57: Wrinkle stretching roll moving device 48, 58: Motors 61, 63 : Contact end point 62 between the wrinkle stretching roll and the mold 62: Contact start point between the cooling roll and the mold 64: Contact start point 71 between the heating roll and the mold 71: First mold conveyance path 72: Second Mold transfer Path 81: Mold conveyance direction 82: Wrinkle stretching roll moving device moving direction L1: Distance L2 from the contact end point of the mold with the wrinkle stretching roll to the contact start point with the cooling roll in the first mold conveyance path: Distance from the end point of contact of the mold with the wrinkle stretching roll to the start point of contact with the heating roll in the second mold transport path W: Mold width b: Minute length t in the mold transport direction t: Mold Thickness ΔT: temperature difference in the mold conveyance direction in the section of the mold conveyance direction micro length b
Claims (10)
２）前記エンドレスベルト形状を有する金型を加熱するための加熱ロールと加熱ロールと平行に配置され、表面が弾性体に覆われたニップロールおよび前記両ロールを用いた挟圧手段とを少なくとも備えた加圧機構と、
３）前記エンドレスベルト形状を有する金型を冷却するための冷却ロールと、
４）エンドレスベルト形状を有する金型に密着したフィルムを剥がすための剥離機構と、
５）前記加熱ロールおよび前記冷却ロールを回転させて、前記エンドレスベルト形状を有する金型を搬送する搬送機構と、
を少なくとも備えた微細構造フィルムの製造装置であって、
前記加熱ロールから前記冷却ロールに向かう第１の金型搬送経路において
前記エンドレスベルト形状を有する金型の微細構造が形成された面の反対側の面に、幅方向にわたって前記金型を加圧するシワ伸ばしロールが配置されていること、かつ、
該シワ伸ばしロールが、シワ伸ばしロール表面の温度調整を行う温度調整機構を有すること
を特徴とする微細構造フィルムの製造装置。 1) a mold having an endless belt shape with a fine structure formed on the surface;
2) At least a heating roll for heating the mold having the endless belt shape, a nip roll having a surface covered with an elastic body, and a pressure-clamping means using the both rolls are provided. A pressure mechanism;
3) a cooling roll for cooling the mold having the endless belt shape;
4) A peeling mechanism for peeling a film adhered to a mold having an endless belt shape;
5) A transport mechanism for transporting the mold having the endless belt shape by rotating the heating roll and the cooling roll;
An apparatus for producing a microstructured film comprising at least
A wrinkle that pressurizes the mold across the width direction on the surface opposite to the surface on which the microstructure of the mold having the endless belt shape is formed in the first mold transport path from the heating roll to the cooling roll. Stretching rolls are in place , and
The apparatus for producing a microstructured film, wherein the wrinkle stretching roll has a temperature adjustment mechanism for adjusting the temperature of the surface of the wrinkle stretching roll .
前記エンドレスベルト形状を有する金型の厚さをｔ、
前記第１の金型搬送経路にあるシワ伸ばしロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触終了点から金型搬送方向にある前記冷却ロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触開始点までの金型搬送方向の距離をＬ１、
とした場合、数式１を満たすように前記第１の金型搬送経路にシワ伸ばしロールが配置されていること
を特徴とする請求項１に記載の微細構造フィルムの製造装置。
１×１０６≦（Ｗ／ｔ）２×（１／Ｌ１）≦１×１０８・・・（数式１） The width of the mold having the endless belt shape is W,
The thickness of the mold having the endless belt shape is t,
Start of contact between the cooling roll in the mold conveyance direction and the mold having the endless belt shape from the end point of contact between the wrinkle stretching roll in the first mold conveyance path and the mold having the endless belt shape The distance in the mold conveyance direction to the point is L1,
2. The apparatus for producing a microstructure film according to claim 1, wherein a wrinkle-stretching roll is disposed in the first mold conveyance path so as to satisfy Formula 1.
1 × 10 6 ≦ (W / t) 2 × (1 / L1) ≦ 1 × 10 8 (Equation 1)
前記エンドレスベルト形状を有する金型の微細構造が形成された面の反対側の面にシワ伸ばしロールが配置されていること
を特徴とする請求項１または２に記載の微細構造フィルムの製造装置。 In the second mold conveyance path from the cooling roll toward the heating roll, a wrinkle-stretching roll is disposed on the surface opposite to the surface on which the microstructure of the mold having the endless belt shape is formed. The manufacturing apparatus of the microstructure film of Claim 1 or 2 .
前記エンドレスベルト形状を有する金型の厚さをｔ、
前記第２の金型搬送経路にあるシワ伸ばしロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触終了点から金型搬送方向にある前記加熱ロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触開始点までの金型搬送方向の距離をＬ２、
とした場合、数式２を満たすように前記第２の金型搬送経路にシワ伸ばしロールが配置されていること
を特徴とする請求項３に記載の微細構造フィルムの製造装置。
１×１０６≦（Ｗ／ｔ）２×（１／Ｌ２）≦１×１０８・・・（数式２） The width of the mold having the endless belt shape is W,
The thickness of the mold having the endless belt shape is t,
The contact between the heating roll in the mold conveyance direction and the mold having the endless belt shape starts from the contact end point of the wrinkle stretching roll in the second mold conveyance path and the mold having the endless belt shape. The distance in the mold conveyance direction to the point is L2,
4. The apparatus for producing a microstructure film according to claim 3 , wherein a wrinkle-stretching roll is disposed in the second mold conveyance path so as to satisfy Formula 2.
1 × 10 6 ≦ (W / t) 2 × (1 / L2) ≦ 1 × 10 8 (Expression 2)
を特徴とする請求項３または４に記載の微細構造フィルムの製造装置。 The apparatus for producing a microstructure film according to claim 3 or 4 , wherein the wrinkle stretching roll disposed in the second mold conveyance path has a temperature adjusting mechanism for adjusting the temperature of the surface of the wrinkle stretching roll. .
２）フィルムの成形側表面と前記エンドレスベルト形状を有する金型の微細構造表面とを密着させた状態で、前記加熱ロールを含む一対のロールによりニップ加圧する加圧成形工程と、
３）加圧後の前記エンドレスベルト形状を有する金型と前記フィルムを密着させたまま冷却ゾーンまで搬送する第１の搬送工程と、
４）前記冷却ゾーンでエンドレスベルト形状を有する金型とフィルムを密着させたままエンドレスベルト形状を有する金型側から冷却する冷却工程と、
５）冷却後のエンドレスベルト形状を有する金型とフィルムとを剥離するフィルム剥離工程と、
６）フィルムを剥離した前記エンドレスベルト形状を有する金型を再度加熱ロールまで搬送する第２の搬送工程と、
を少なくとも含むことにより、エンドレスベルト形状を有する金型の表面に形成された微細構造を、加熱したフィルムの表面に成形する微細構造フィルムの製造方法であって、
前記第１の搬送工程において、前記エンドレスベルト形状を有する金型の微細構造が形成された面の反対側の面に、幅方向にわたって前記金型を加圧する配置されたシワ伸ばしロールにより前記エンドレスベルト形状を有する金型のシワを伸ばすこと、かつ、
該シワ伸ばしロールが、温度調整機構を有し、シワ伸ばしロール表面の温度調整を行うこと
を特徴とする微細構造フィルムの製造方法。 1) a mold heating step of heating a mold having an endless belt shape with a fine structure formed on the surface while being held by a heated heating roll;
2) a pressure forming step of nip-pressing with a pair of rolls including the heating roll in a state where the molding side surface of the film and the microstructure surface of the mold having the endless belt shape are in close contact;
3) a first conveying step of conveying the mold having the endless belt shape after pressurization to the cooling zone while keeping the film in close contact with each other;
4) a cooling step of cooling from the mold side having the endless belt shape while keeping the film and the mold having the endless belt shape in close contact with each other in the cooling zone;
5) A film peeling step for peeling the mold and film having an endless belt shape after cooling;
6) a second transporting step of transporting the mold having the endless belt shape from which the film has been peeled to the heating roll again;
A microstructure formed on the surface of a mold having an endless belt shape by including at least a microstructured film manufacturing method for molding on a heated film surface,
In the first conveying step, the endless belt is provided with a wrinkle stretching roll arranged to press the mold across the width direction on the surface opposite to the surface on which the microstructure of the mold having the endless belt shape is formed. Stretching the wrinkles of the mold having the shape , and
The method for producing a microstructured film, wherein the wrinkle-stretching roll has a temperature adjustment mechanism, and the temperature of the wrinkle-stretching roll surface is adjusted .
前記エンドレスベルト形状を有する金型の厚さをｔ、
前記第１の搬送工程にあるシワ伸ばしロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触終了点から金型搬送方向にある前記冷却ロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触開始点までの金型搬送方向の距離をＬ１、
前記第１の搬送工程にある前記シワ伸ばしロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触終了点での前記シワ伸ばしロールの表面温度をＴ１、
前記第１の搬送工程にある前記シワ伸ばしロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触終了点から金型搬送方向にある前記冷却ロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触開始点での前記冷却ロールの表面温度をＴ２、
とした場合、数式３および数式４を満たすように前記シワ伸ばしロールを配置してシワを伸ばすこと
を特徴とする請求項６に記載の微細構造フィルムの製造方法。
２０≦（Ｔ１−Ｔ２）≦１００・・・（数式３）
１×１０７≦（Ｗ／ｔ）２×（（Ｔ１−Ｔ２）／Ｌ１）≦１×１０１０・・・（数式４） The width of the mold having the endless belt shape is W,
The thickness of the mold having the endless belt shape is t,
From the contact end point of the wrinkle-stretching roll in the first transporting step and the mold having the endless belt shape to the contact start point of the cooling roll in the mold transporting direction and the mold having the endless belt shape The distance in the mold conveyance direction is L1,
The surface temperature of the wrinkle-stretching roll at the end point of contact between the wrinkle-stretching roll in the first transporting step and the mold having the endless belt shape is T1,
Contact start point between the cooling roll in the mold transport direction and the mold having the endless belt shape from the contact end point of the wrinkle stretching roll in the first transport process and the mold having the endless belt shape The surface temperature of the cooling roll at T2 is T2,
The method for producing a microstructured film according to claim 6 , wherein the wrinkle stretching roll is disposed so as to satisfy Formula 3 and Formula 4 to stretch the wrinkle.
20 ≦ (T1-T2) ≦ 100 (Equation 3)
1 × 10 7 ≦ (W / t) 2 × ((T1-T2) / L1) ≦ 1 × 10 10 (Equation 4)
を特徴とする請求項６または７に記載の微細構造フィルムの製造方法。 In the second conveying step, the wrinkles of the mold having the endless belt shape are stretched by a wrinkle stretching roll disposed on the surface opposite to the surface on which the microstructure of the mold having the endless belt shape is formed. The manufacturing method of the microstructure film of Claim 6 or 7 characterized by these.
前記エンドレスベルト形状を有する金型の厚さをｔ、
前記第２の搬送工程にあるシワ伸ばしロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触終了点から金型搬送方向にある前記加熱ロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触開始点までの金型搬送方向の距離をＬ２、
前記第２の搬送工程にある前記シワ伸ばしロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触終了点での前記シワ伸ばしロールの表面温度をＴ３、
前記第２の搬送工程にある前記シワ伸ばしロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触終了点から金型搬送方向にある前記加熱ロールと前記エンドレスベルト形状を有する金型との接触開始点での前記加熱ロールの表面温度をＴ４、
とした場合、数式５を満たすように前記シワ伸ばしロールを配置してシワを伸ばすこと
を特徴とする請求項８に記載の微細構造フィルムの製造方法。
１×１０７≦（Ｗ／ｔ）２×（（Ｔ４−Ｔ３）／Ｌ２）≦１×１０１０・・・（数式５） The width of the mold having the endless belt shape is W,
The thickness of the mold having the endless belt shape is t,
From the contact end point between the wrinkle-stretching roll in the second conveying step and the mold having the endless belt shape to the contact start point between the heating roll in the mold conveying direction and the mold having the endless belt shape The distance in the mold conveyance direction is L2,
The surface temperature of the wrinkle-stretching roll at the end point of contact between the wrinkle-stretching roll in the second transporting step and the mold having the endless belt shape is T3,
Contact start point between the heating roll in the mold transport direction and the mold having the endless belt shape from the contact end point of the wrinkle stretching roll in the second transport process and the mold having the endless belt shape The surface temperature of the heating roll at T4,
If a method of manufacturing a microstructured film according to claim 8, characterized in that extending the wrinkles by placing the roll stretching the wrinkles to satisfy Equation 5.
1 × 10 7 ≦ (W / t) 2 × ((T4-T3) / L2) ≦ 1 × 10 10 (Equation 5)
を特徴とする請求項８または９に記載の微細構造フィルムの製造方法。 The method for producing a microstructured film according to claim 8 or 9 , wherein the wrinkle stretching roll disposed in the second transporting step has a temperature adjustment mechanism and performs temperature adjustment on the surface of the wrinkle stretching roll. .
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